请用信号量机制完成写者优先的读者——写者问题

信号量是一种同步原语，用于控制对共享资源的访问。在解决"读写者问题"时，尤其是当需要保证写操作相对优先级更高时，可以使用互斥锁（mutex）配合条件变量（condition_variable）以及两个信号量，一个表示写权限（write_semaphore），另一个表示读权限（read_semaphore）。以下是使用信号量的伪代码描述：

#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>

// 定义信号量和条件变量
sem_t write_semaphore; // 写权限信号量，初始化为1
sem_t read_semaphore; // 读权限信号量，初始化为0
pthread_cond_t cond; // 条件变量

void* writer_thread(void* arg) {
    sem_wait(&write_semaphore); // 获取写权限
    // 执行写操作
    sem_post(&read_semaphore); // 允许一个读者进来
    sem_post(&write_semaphore); // 释放写权限，让其他线程尝试写
    return NULL;
}

void* reader_thread(void* arg) {
    while (true) {
        sem_wait(&read_semaphore); // 获取读权限
        if (write_semaphore.val == 1) { // 如果当前有写者，等待
            pthread_cond_wait(&cond, &write_semaphore);
        }
        // 执行读操作
        sem_post(&read_semaphore); // 释放读权限
    }
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t writer, reader;
    // 创建并启动线程
    pthread_create(&writer, ...);
    pthread_create(&reader, ...);

    // 等待线程结束
    pthread_join(writer, NULL);
    pthread_join(reader, NULL);

    return 0;
}

在这个例子中，`write_semaphore`用于控制写操作的并发，`read_semaphore`则确保在任何时候只有一个读者在运行。当有写者正在写时，读取请求会被阻塞直到写者完成。这样就实现了写者优先的读者——写者问题。