Linux下C语言实现理发师多线程问题及互斥同步示例

在电子信息学院的《操作系统原理》课程中，实验五主要聚焦于进程同步与互斥的概念及其在实际问题中的应用。本实验要求学生用C语言在Linux环境下编写程序，通过信号量操作来解决经典的“理发师问题”。这个问题模拟了一个理发店的情景，其中关键要点包括： 1. **理发店模型**： - 接待室有n个椅子，表示顾客座位。 - 工作室有1张椅子，代表理发师的工作台。 - 理发师在没有顾客时会睡觉。 - 顾客到来时，需要唤醒理发师。 - 如果有空位，顾客就坐下等待；否则离开。 - 理发师完成服务后，如果没有新顾客，会再次进入睡眠状态。 2. **进程同步与互斥**： - 信号量（Semaphore）在此实验中被用来实现进程间的同步与互斥。`sem_tbarber`用于管理理发师的工作状态，`sem_tcustomer`控制顾客的等待，`sem_tmutex`确保在任何时候只有一个进程访问共享资源（即理发师）。 - `count`变量表示等待理发的顾客数量，`chairs`表示可用座位数。 3. **实验目的**： - 学习并理解进程同步与互斥的原理，包括如何使用信号量来协调多个进程对共享资源的访问。 - 实践应用进程同步技术解决实际问题，如避免多个顾客同时进入工作室造成混乱。 4. **实验步骤与源代码**： - 实验步骤包括设计和实现代码，首先创建两个子进程：理发师（Barber）和顾客（Customer）。 - 在`Barber`函数中，理发师等待顾客到来，然后处理一个顾客，唤醒下一个顾客，并在没有新顾客时休息。 - `Customer`函数中，顾客先获取互斥信号量，确保只有一个顾客能进入工作室，然后坐下等待或者离开，释放信号量以允许其他顾客进入。 源代码的关键部分展示了如何通过`sem_wait()`和`sem_post()`操作来控制理发师和顾客之间的交互，以及如何通过`mutex`信号量保证同一时间只有一个进程访问工作室。 总结来说，这个实验旨在通过解决实际问题让学生深入理解操作系统中进程同步与互斥机制的重要性，并熟练掌握其在多线程环境下的应用。通过编写和调试这样的程序，学生不仅可以加深理论知识，还能提升编程技能和问题解决能力。