多线程环境下：读者写者问题实现与调试

本文档主要探讨了"读者写者问题"在操作系统（OS）环境下的并发控制策略。读者写者问题是计算机科学中经典的同步问题，它涉及到多个并发进程或线程对共享资源（如缓冲区）的访问。核心目标是确保在多线程环境下，同时满足读写操作的互斥性和公平性，即避免数据竞争和死锁。 首先，实验内容涉及以下几个关键部分： 1. **数据缓存与同步机制**：实验中使用一个缓冲区作为共享资源，以及一个信号量（通常为二进制信号量）用于控制对缓冲区的访问。信号量用于同步，保证同一时间只有一个进程（读者或写者）能够访问缓冲区。 2. **读者函数**：设计了一个读者函数，它会检测缓冲区是否为空。如果缓冲区有数据，读者将读取数据并显示，然后退出。若无数据，读者会进入阻塞状态，等待缓冲区有数据可用。这实现了读读不互斥，即多个读者可以同时读取，但不能同时写入。 3. **写者函数**：写者同样需检查缓冲区状态。若缓冲区满，写者会等待直到有空间；若已有读者在读取，写者必须等待所有读者退出。这保证了写写互斥，即一次只允许一个写者操作。 4. **主函数**：作为程序的入口点，根据用户输入动态创建读者和写者进程或线程。通过控制信号量和队列，实现了进程间的唤醒和同步。 5. **用户界面**：实验要求实现两个模式：读者优先和写者优先。在读者优先模式下，读者优先于写者获取缓冲区使用权；而在写者优先模式下，系统允许用户指定优先级，当写者等待时，只有当有读者在读取时才会被唤醒。 用户需要调试程序以确保正确执行以下功能： - 读写互斥：确保同一时刻只有一个进程能写入或读取缓冲区。 - 写写互斥：防止两个写者同时修改缓冲区。 - 读读不互斥：多个读者可以同时读取，但不能同时写入。 - 进程唤醒：当一个进程完成其任务时，可以唤醒其他等待进程，遵循先读者后写者的顺序。 本实验主要关注的是如何利用操作系统提供的同步机制（如信号量）来解决并发环境中的资源共享问题，确保并发程序的正确性和效率。