使用信号量解决并发问题:作业与代码框架解析
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更新于2024-08-05
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"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。
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ShepherdYoung
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