#include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <semaphore.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define BUFFER_SIZE 200 char* buffer;//缓冲区 sem_t empty_sem;//空缓冲区信号量 sem_t full_sem;//满缓冲区信号量 pthread_mutex_t mutex;//互斥信号量 void *producer(void *arg) { // 等待空缓冲区 sem_wait(&empty_sem); pthread_mutex_lock(&mutex); // 将产品放入缓冲区 printf("input sonething to buffer:"); fgets(buffer,BUFFER_SIZE,stdin); pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&full_sem); pthread_exit(NULL); } void *consumer(void *arg) { // 等待满缓冲区 sem_wait(&full_sem); pthread_mutex_lock(&mutex); // 从缓冲区取出产品 printf("read product from buffer:%s", buffer); memset(buffer,0,BUFFER_SIZE); pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&empty_sem); pthread_exit(NULL); } int main(){ pthread_t tid1,tid2; buffer=(char*)malloc(BUFFER_SIZE); //初始化信号量和互斥信号量 sem_init(&empty_sem,0,BUFFER_SIZE);//初始化empty_sem的值为BUFFER_SIZE sem_init(&full_sem,0,0); pthread_mutex_init(&mutex,NULL); //创建生产者和消费者线程 pthread_create(&tid1,NULL,producer,NULL); pthread_create(&tid2,NULL,consumer,NULL); //等待线程结束 pthread_join(tid1,NULL); pthread_join(tid2,NULL); //销毁信号量和互斥信号量 sem_destroy(&empty_sem); sem_destroy(&full_sem); pthread_mutex_destroy(&mutex); printf("The End!\n"); return 0; }

时间: 2024-04-06 15:30:56 浏览: 118
这是一个生产者-消费者问题的代码实现,其中使用互斥量和信号量来实现线程同步和互斥。生产者线程等待空缓冲区信号量,然后获取互斥信号量,将产品放入缓冲区,释放互斥信号量,然后发出满缓冲区信号量。消费者线程等待满缓冲区信号量,然后获取互斥信号量,从缓冲区取出产品,释放互斥信号量,然后发出空缓冲区信号量。主函数中创建生产者和消费者线程,并等待它们结束。在程序结束时,销毁互斥量和信号量。
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优化这段代码//为消息发送程序 #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<sys/stat.h> #include<fcntl.h> #include<pthread.h> #include<semaphore.h> #include<sys/types.h> #include<unistd.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/shm.h> static const char * MUTEX_NAME = "mutex_shm"; static const char * FULL_NAME = "full_shm"; #define INPUT_SIZE 1024 //输入的最大长度 #define KEY_NUM 8848 void P(sem_t *semPtr){ sem_wait(semPtr); } void V(sem_t *semPtr){ sem_post(semPtr); } int main(int argc, char** argv){ key_t key = KEY_NUM; //为共享内存段命名 char input[INPUT_SIZE]; char reply[INPUT_SIZE]; int shmid; char* shmptr; //创建共享内存 shmid = shmget(key, INPUT_SIZE, IPC_CREAT | 0666); if(shmid < 0) { perror("Receiver: Shmget Error"); exit(EXIT_FAILURE); } //启动对该共享内存的访问,并把共享内存连接到当前进程的地址空间 shmptr = shmat(shmid, NULL, 0); sem_t* mutex = sem_open(MUTEX_NAME,O_CREAT); //共享内存只能同时一个程序访问 sem_t* full = sem_open(FULL_NAME,O_CREAT); //共享内存的消息数量 printf("请输入一串字符:"); scanf("%s",input); P(mutex); strcpy(shmptr,input); V(mutex); V(full); printf("消息已发送给receiver!\n"); //把共享内存从当前进程中分离 if(shmdt(shmptr) == -1){ fprintf(stderr, "shmdt failed\n"); exit(EXIT_FAILURE); } return 0; }

这段代码可以进行以下优化: 1. 在创建信号量时,应该设置初始值,否则可能会出现死锁的情况。 2. 在使用信号量时,应该先判断是否成功获取信号量,否则可能会出现程序崩溃的情况。 3. 应该检查共享内存的连接是否成功。 4. 在结束程序之前,应该关闭信号量和共享内存。 下面是优化后的代码: ``` #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<sys/stat.h> #include<fcntl.h> #include<pthread.h> #include<semaphore.h> #include<sys/types.h> #include<unistd.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/shm.h> static const char * MUTEX_NAME = "mutex_shm"; static const char * FULL_NAME = "full_shm"; #define INPUT_SIZE 1024 //输入的最大长度 #define KEY_NUM 8848 void P(sem_t *semPtr){ if(sem_wait(semPtr) != 0){ perror("P: sem_wait() failed"); exit(EXIT_FAILURE); } } void V(sem_t *semPtr){ if(sem_post(semPtr) != 0){ perror("V: sem_post() failed"); exit(EXIT_FAILURE); } } int main(int argc, char** argv){ key_t key = KEY_NUM; //为共享内存段命名 char input[INPUT_SIZE]; int shmid; char* shmptr; sem_t* mutex; sem_t* full; //创建共享内存 shmid = shmget(key, INPUT_SIZE, IPC_CREAT | 0666); if(shmid < 0) { perror("Receiver: Shmget Error"); exit(EXIT_FAILURE); } //启动对该共享内存的访问,并把共享内存连接到当前进程的地址空间 shmptr = shmat(shmid, NULL, 0); if(shmptr == (char*)-1){ perror("shmat failed"); exit(EXIT_FAILURE); } //创建信号量 mutex = sem_open(MUTEX_NAME, O_CREAT, 0666, 1); if(mutex == SEM_FAILED){ perror("sem_open(mutex) failed"); exit(EXIT_FAILURE); } full = sem_open(FULL_NAME, O_CREAT, 0666, 0); if(full == SEM_FAILED){ perror("sem_open(full) failed"); exit(EXIT_FAILURE); } printf("请输入一串字符:"); scanf("%s",input); //获取信号量 P(mutex); strcpy(shmptr,input); V(mutex); V(full); printf("消息已发送给receiver!\n"); //关闭信号量和共享内存 sem_close(mutex); sem_close(full); shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); return 0; } ```

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <pthread.h> #include <semaphore.h> #include <time.h> #define N 5 pthread_mutex_t chopstick[N];//筷子信号量 //哲学家线程函数 void* philosopher(void* arg){ int *i; i = (int *)arg;//哲学家序号 for(;;){ //思考 printf("%d 号哲学家在思考......\n",*i); sleep(rand()%3);//休眠随机时间,不超过3秒 //尝试取回左右两边的筷子 if(pthread_mutex_trylock(&chopstick[*i]) == 0 && pthread_mutex_trylock(&chopstick[(*i+1)%N]) == 0)//尝试同时拿到两个筷子 { //成功拿到两个筷子 printf("%d号哲学家在进餐......\n",*i); sleep(rand()%3);//休眠随机时间,不超过3秒 //放回筷子 pthread_mutex_unlock(&chopstick[*i]); pthread_mutex_unlock(&chopstick[(*i+1)%N]); } else { //释放已拿到的筷子,等待随机时间后重试 pthread_mutex_unlock(&chopstick[*i]); pthread_mutex_unlock(&chopstick[(*i+1)%N]); sleep(rand()%2); } } } int main(){ pthread_t id[N]; int i; for(i=0;i<N;i++) pthread_mutex_init(&chopstick[i],NULL); for(i=0;i<N;i++) { int *p; p=malloc(sizeof(int)); *p=i; pthread_create(&id[i],NULL,philosopher,(void*)p); } for(i=0;i<N;i++) pthread_join(id[i],NULL); }给代码加注释

```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <pthread.h> #include <semaphore.h> #include <time.h> #define N 5 //哲学家数量 pthread_mutex_t chopstick[N]; //筷子信号量 //哲学家线程函数 void* philosopher(void* arg){ int *i; i = (int *)arg; //哲学家序号 for(;;){ //思考 printf("%d 号哲学家在思考......\n",*i); sleep(rand()%3); //休眠随机时间,不超过3秒 //尝试取回左右两边的筷子 if(pthread_mutex_trylock(&chopstick[*i]) == 0 && pthread_mutex_trylock(&chopstick[(*i+1)%N]) == 0) //尝试同时拿到两个筷子 { //成功拿到两个筷子 printf("%d号哲学家在进餐......\n",*i); sleep(rand()%3); //休眠随机时间,不超过3秒 //放回筷子 pthread_mutex_unlock(&chopstick[*i]); pthread_mutex_unlock(&chopstick[(*i+1)%N]); } else { //释放已拿到的筷子,等待随机时间后重试 pthread_mutex_unlock(&chopstick[*i]); pthread_mutex_unlock(&chopstick[(*i+1)%N]); sleep(rand()%2); } } } int main(){ pthread_t id[N]; int i; //初始化筷子信号量 for(i=0;i<N;i++) pthread_mutex_init(&chopstick[i],NULL); //创建哲学家线程 for(i=0;i<N;i++) { int *p; p=malloc(sizeof(int)); *p=i; pthread_create(&id[i],NULL,philosopher,(void*)p); } //等待哲学家线程结束 for(i=0;i<N;i++) pthread_join(id[i],NULL); } ``` 代码中实现了哲学家问题的解决方案,通过线程模拟哲学家的行为,使用互斥锁来解决筷子竞争的问题。其中,`pthread_mutex_init`用于初始化互斥锁,`pthread_create`用于创建线程,`pthread_join`用于等待线程结束。对于每一个哲学家线程,其会进入一个无限循环,先进行思考,然后尝试取回左右两边的筷子,如果成功则进餐,否则释放已拿到的筷子并等待随机时间后重试。
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根据以下代码内容进行补充:#include<semaphore.h> #include #include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<sys/types.h> #include<sys/stat.h> #include<fcntl.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> sem_t semB,semA;//创建两个信号量 int p=0; int fd=0; //A void * AthreadFunction(void * arg) { int retvalue; unsigned char buf=1; while(1) { sem_wait(&semA);//等待信号量发送 retvalue = write(fd, &buf, sizeof(unsigned char)); if(retvalue < 0){ printf("LED Control Failed!\r\n"); close(fd); return ; } // 请自行添加点亮 LED 函数 printf("LED ON+++++\r\n"); sleep(5); sem_post(&semB);//发送信号量 } } //B void * BthreadFunction(void * arg) { int retvalue; unsigned char buf=0; while(1) { sem_wait(&semB); retvalue = write(fd, &buf, sizeof(unsigned char)); if(retvalue < 0){ printf("LED Control Failed!\r\n"); close(fd); return; } // 请自行添加 LED 关闭函数 printf("LED OFF-----\r\n"); sleep(5); sem_post(&semA); } } int main() { pthread_t pid[2]; int retvalue; char *filename="/dev/led"; /* 打开 led 驱动 */ fd = open(filename, O_RDWR); if(fd < 0){ printf("file %s open failed!\r\n", filename); return -1; } sem_init(&semB,0,0);//初始化信号量 sem_init(&semA,0,0); sem_post(&semA);//先发送一个指定的信号量,不然两个线程会阻塞的等待信号量的 到来 pthread_create(&pid[0],NULL,AthreadFunction,NULL);//创建线程pthread_create(&pid[1],NULL,BthreadFunction,NULL); pthread_join(pid[0],NULL);//线程的回收,避免僵尸线程pthread_join(pid[1],NULL); sem_destroy(&semB);//使用结束后要把信号量给回收 sem_destroy(&semA); retvalue = close(fd); /* 关闭文件 */ // 材料 LED 循环闪烁 10 次后打印自己的姓名+学号,将打印信息截图作为实验报告的支撑 if(retvalue < 0){ printf("file %s close failed!\r\n", filename); return -1; } return 0; }

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <string.h> #include #include <semaphore.h> void * pthread_odd_function(void * arg); void * pthread_even_function(void * arg); pthread_mutex_t work_mutex; pthread_cond_t work_cond; #define MAX_COUNT 10 int count = 0; int main(int argc, char const *argv[]) { pthread_t pthread_odd; pthread_t pthread_even; pthread_attr_t pthread_attr; int res; res = pthread_attr_init(&pthread_attr);//init pthread attribute,step 1 if (res != 0){ perror("pthread_attr_init failed!"); exit(EXIT_FAILURE); } res = pthread_cond_init(&work_cond,NULL); if (res != 0){ perror("pthread_cond_init failed!"); exit(EXIT_FAILURE); } res = pthread_mutex_init(&work_mutex,NULL); if (res != 0){ perror("pthread_mutex_init failed!"); exit(EXIT_FAILURE); } pthread_attr_setdetachstate(&pthread_attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED);//design pthread attribute step 2 res = pthread_create(&pthread_odd,&pthread_attr,pthread_odd_function,NULL);//step 3 if (res != 0){ perror("pthread_create failed!"); exit(EXIT_FAILURE); } res = pthread_create(&pthread_even,&pthread_attr,pthread_even_function,NULL); if (res != 0){ perror("pthread_create failed!"); exit(EXIT_FAILURE); } while(count < MAX_COUNT) ; //wait the two sons threads finished pthread_mutex_destroy(&work_mutex); pthread_cond_destroy(&work_cond); pthread_exit(NULL); return 0; } void * pthread_odd_function(void *arg)//step 4 { pthread_mutex_lock(&work_mutex); while(count < MAX_COUNT){ if (count % 2 == 1){ printf("the odd count is : %d\n", count); ++count; pthread_cond_signal(&work_cond);//in order to release the thread of even } else pthread_cond_wait(&work_cond,&work_mutex);//the pthread is blocked,wait for the condition } pthread_mutex_unlock(&work_mutex); } void * pthread_even_function(void *arg)//step 5 { pthread_mutex_lock(&work_mutex); while(count < MAX_COUNT){ if (count % 2 == 0){ printf("the even count is : %d\n", count); ++count; pthread_cond_signal(&work_cond);//in order to release the thread of odd } else pthread_cond_wait(&work_cond,&work_mutex);//wait the condition satisfied } pthread_mutex_unlock(&work_mutex); }给我讲一下这段代码

注释并详细解释以下代码#define _GNU_SOURCE #include "sched.h" #include<sys/types.h> #include<sys/syscall.h> #include<unistd.h> #include #include "stdio.h" #include "stdlib.h" #include "semaphore.h" #include "sys/wait.h" #include "string.h" int producer(void * args); int consumer(void * args); pthread_mutex_t mutex; sem_t product; sem_t warehouse; char buffer[8][4]; int bp=0; int main(int argc,char** argv){ pthread_mutex_init(&mutex,NULL);//初始化 sem_init(&product,0,0); sem_init(&warehouse,0,8); int clone_flag,arg,retval; char *stack; clone_flag=CLONE_VM|CLONE_SIGHAND|CLONE_FS| CLONE_FILES; //printf("clone_flag=%d\n",clone_flag); int i; for(i=0;i<2;i++){ //创建四个线程 arg = i; //printf("arg=%d\n",*(arg)); stack =(char*)malloc(4096); retval=clone(producer,&(stack[4095]),clone_flag,(void*)&arg); //printf("retval=%d\n",retval); stack=(char*)malloc(4096); retval=clone(consumer,&(stack[4095]),clone_flag,(void*)&arg); //printf("retval=%d\n\n",retval); usleep(1); } exit(1); } int producer(void *args){ int id = *((int*)args); int i; for(i=0;i<10;i++){ sleep(i+1); //表现线程速度差别 sem_wait(&warehouse); pthread_mutex_lock(&mutex); if(id==0) strcpy(buffer[bp],"aaa\0"); else strcpy(buffer[bp],"bbb\0"); bp++; printf("producer %d produce %s in %d\n",id,buffer[bp-1],bp-1); pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&product); } printf("producer %d is over!\n",id); exit(id); } int consumer(void *args){ int id = *((int*)args); int i; for(i=0;i<10;i++) { sleep(10-i); //表现线程速度差别 sem_wait(&product); pthread_mutex_lock(&mutex); bp--; printf("consumer %d get %s in %d\n",id,buffer[bp],bp+1); strcpy(buffer[bp],"zzz\0"); pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&warehouse); } printf("consumer %d is over!\n",id); exit(id); }

#define _GNU_SOURCE #include "sched.h" #include<sys/types.h> #include<sys/syscall.h> #include<unistd.h> #include #include "stdio.h" #include "stdlib.h" #include "semaphore.h" #include "sys/wait.h" #include "string.h" int producer(void * args); int consumer(void * args); pthread_mutex_t mutex; sem_t product; sem_t warehouse; char buffer[8][4]; int bp=0; int main(int argc,char** argv){ pthread_mutex_init(&mutex,NULL);//初始化 sem_init(&product,0,0); sem_init(&warehouse,0,8); int clone_flag,arg,retval; char *stack; //clone_flag=CLONE_SIGHAND|CLONE_VFORK //clone_flag=CLONE_VM|CLONE_FILES|CLONE_FS|CLONE_SIGHAND; clone_flag=CLONE_VM|CLONE_SIGHAND|CLONE_FS| CLONE_FILES; //printf("clone_flag=%d\n",clone_flag); int i; for(i=0;i<2;i++){ //创建四个线程 arg = i; //printf("arg=%d\n",*(arg)); stack =(char*)malloc(4096); retval=clone(producer,&(stack[4095]),clone_flag,(void*)&arg); //printf("retval=%d\n",retval); stack=(char*)malloc(4096); retval=clone(consumer,&(stack[4095]),clone_flag,(void*)&arg); //printf("retval=%d\n\n",retval); usleep(1); } exit(1); } int producer(void *args){ int id = *((int*)args); int i; for(i=0;i<10;i++){ sleep(i+1); //表现线程速度差别 sem_wait(&warehouse); pthread_mutex_lock(&mutex); if(id==0) strcpy(buffer[bp],"aaa/0"); else strcpy(buffer[bp],"bbb/0"); bp++; printf("producer %d produce %s in %d\n",id,buffer[bp-1],bp-1); pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&product); } printf("producer %d is over!\n",id); exit(id); } int consumer(void *args){ int id = *((int*)args); int i; for(i=0;i<10;i++) { sleep(10-i); //表现线程速度差别 sem_wait(&product); pthread_mutex_lock(&mutex); bp--; printf("consumer %d get %s in %d\n",id,buffer[bp],bp+1); strcpy(buffer[bp],"zzz\0"); pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&warehouse); } printf("consumer %d is over!\n",id); exit(id); }

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