用c++模拟有五个哲学家的哲学家进餐问题

哲学家进餐问题是一个经典的并发编程问题。在这个问题中，有五位哲学家坐在一张圆桌前，每个哲学家面前有一份饭和一只叉子。这五个哲学家交替思考和进餐，思考时不需要叉子，进餐时需要用两只叉子，每个哲学家的左右两个叉子都可以用来进餐。但是如果两个邻座的哲学家同时拿起了它们的左手边的叉子，那么他们都会等待对方放下叉子，从而导致死锁。

为了解决这个问题，我们可以使用以下方法：

1. 给每个叉子一个编号，从1到5。
2. 每个哲学家在进餐前需要先拿起编号小的叉子，再拿起编号大的叉子。
3. 如果一个哲学家拿到了一个叉子但是无法拿到另一个叉子，那么他会把已经拿到的叉子放回桌子上，并等待一段时间后再试一次。

下面是一个用C++模拟哲学家进餐问题的示例代码：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

using namespace std;

const int kNumPhilosophers = 5; // 哲学家的数量
const int kNumForks = 5; // 叉子的数量

mutex forks[kNumForks]; // 叉子的互斥锁

void philosopher(int id) {
    int left_fork = id;
    int right_fork = (id + 1) % kNumForks;

    while (true) {
        // 思考...
        cout << "Philosopher " << id << " is thinking." << endl;
        this_thread::sleep_for(chrono::seconds(1));

        // 拿起左边的叉子
        forks[left_fork].lock();
        cout << "Philosopher " << id << " picks up fork " << left_fork << "." << endl;

        // 尝试拿起右边的叉子
        if (forks[right_fork].try_lock()) {
            cout << "Philosopher " << id << " picks up fork " << right_fork << "." << endl;

            // 进餐...
            cout << "Philosopher " << id << " is eating." << endl;
            this_thread::sleep_for(chrono::seconds(2));

            // 放下右边的叉子
            forks[right_fork].unlock();
            cout << "Philosopher " << id << " puts down fork " << right_fork << "." << endl;
        } else {
            // 放下左边的叉子
            forks[left_fork].unlock();
            cout << "Philosopher " << id << " puts down fork " << left_fork << "." << endl;
        }
    }
}

int main() {
    thread philosophers[kNumPhilosophers];

    // 创建哲学家线程
    for (int i = 0; i < kNumPhilosophers; i++) {
        philosophers[i] = thread(philosopher, i);
    }

    // 等待哲学家线程结束
    for (int i = 0; i < kNumPhilosophers; i++) {
        philosophers[i].join();
    }

    return 0;
}

在这个代码中，我们使用了`std::mutex`作为叉子的互斥锁。每个哲学家在执行进餐操作之前先拿起编号小的叉子，再尝试拿起编号大的叉子。如果他无法拿起编号大的叉子，那么他会放下已经拿到的叉子，并等待一段时间后再尝试一次。这样可以避免死锁的发生。