使用信号量解决并发问题：作业与代码框架解析

"本资源是一份关于信号量的编程作业，旨在通过解决并发问题来学习和实践信号量的使用。作业参考了Downey的《Little Book of Semaphores》中的问题，涵盖了Linux和Mac环境下的实现，需要使用信号量解决包括fork/join、集合点（rendezvous）等问题。提供的Makefile包含了编译选项和清理规则，以及针对各个问题的编译指令。" 在计算机科学中，信号量是一种同步机制，用于控制多个进程对共享资源的访问。在这个第三十一章的作业中，你将学习如何使用信号量来处理并发问题，这些问题通常在多线程或多进程环境中出现。Downey的《Little Book of Semaphores》是一本经典的教材，它提供了一系列典型的问题和解决方案，帮助学习者理解信号量的原理和应用。 首先，你需要实现的是一个基于fork/join模型的问题。在这个模型中，父进程创建子进程，然后等待所有子进程完成它们的任务。在给定的代码框架中，可能会涉及到使用信号量来协调父进程和子进程的执行顺序，确保子进程在完成工作后通知父进程。为了确保正确性，代码可能需要包含一个`sleep(1)`调用来防止子进程过早结束，从而让父进程在必要的时候能够正确地等待。 第二个问题是集合点问题，也称为rendezvous问题。在这种情况下，两个线程需要按照特定顺序执行，彼此在某个点相遇（即集合点），并且都不能在对方到达之前离开这个区域。这通常通过两个信号量来实现，一个用于线程进入集合点，另一个用于线程离开。通过恰当的信号量操作，可以确保两个线程在集合点正确地同步。 作业的每个问题都提供了代码框架，你需要完成这些框架，使得程序在信号量的控制下正确运行。在Linux环境下，可以直接使用内核提供的信号量机制，而在Mac环境下，由于不直接支持信号量，你需要自己用锁和条件变量来实现一个信号量系统。 在编译代码时，Makefile中定义了不同的目标，例如`gccbarrier.c $(FLAGS)`用于编译barrier问题，`gccfork-join.c $(FLAGS)`用于编译fork/join问题，等等。每个目标都有特定的编译标志，如`-Wall`显示所有警告，`-pthread`启用线程支持，`-g`添加调试信息，便于使用gdb进行调试。`clean`目标则用于删除所有.out文件，以保持工作区整洁。 通过完成这些编程练习，你不仅可以深入理解信号量的工作原理，还能掌握如何在实际问题中运用这些概念，从而提高解决并发问题的能力。