银行家算法实现教程与bank.cpp源码解析

资源摘要信息:"银行家算法是一种避免死锁的著名算法，用于多进程资源分配系统。它通过预先分配资源给进程，并保证系统始终处于安全状态，来确保不会发生死锁。银行家算法的核心思想是模拟银行家放贷的过程，即在分配资源之前预先评估系统是否能进入一个安全状态，如果可以，则分配资源；否则，拒绝请求，保持系统当前状态。" 银行家算法的概念最早由艾兹-格兰奇（E. W. Dijkstra）提出，目的是防止操作系统中因资源分配不当而导致的死锁现象。它要求操作系统在分配资源之前，必须先检查此次分配后系统是否仍然处于安全状态。安全状态是指系统能够按照某种进程顺序（安全序列），为每个进程分配其所需资源，直到最大需求，使每个进程都可以顺利完成，而不会陷入等待状态。 银行家算法主要涉及以下几个关键概念： 1. 可用资源向量(Available)：表示系统中当前每种类型资源的可用数量。 2. 最大需求矩阵(Max)：表示每个进程在运行过程中最多需要的每种类型资源的数量。 3. 分配矩阵(Allocation)：表示系统已分配给每个进程的每种类型资源的数量。 4. 需求矩阵(Need)：表示每个进程当前还需要的每种类型资源的数量，计算方式为 Max - Allocation。 算法的执行过程通常如下： 1. 当进程请求资源时，系统首先计算该进程如果获得所需资源后，它还需要的最大资源数（Need = Max - Allocation）。 2. 系统检查此次分配后是否超过可用资源（Available >= Need），如果超出，则拒绝此次分配，进程必须等待。 3. 如果资源可以分配，系统模拟分配该资源（Available -= Need），并假定进程开始执行。 4. 系统运行安全性检查算法，尝试找到一个安全序列。如果存在一个安全序列，则系统认为此次资源分配后系统仍然是安全的，确认资源分配；否则，进程必须等待，系统回滚此次资源分配。 安全性检查算法通常是一个寻找安全序列的过程，它会使用一个工作向量(Work)来表示系统剩余的可用资源，初始时Work = Available。接着，它会遍历每个进程，检查Need <= Work的情况。如果找到这样的进程，系统会假设该进程获得了所需的全部资源，执行完毕并释放所有资源，更新Work和Available，然后继续此过程，直到所有进程都被检查。如果所有进程都能完成这样的模拟过程，则系统存在一个安全序列，可以进行实际的资源分配。 实现银行家算法的关键在于维护Max, Allocation, Need和Available这几个矩阵和向量，并正确实现安全性检查算法。错误的实现可能导致系统无法准确评估资源分配后是否安全，进而导致死锁或者拒绝合理的资源分配请求，影响系统的效率。 从提供的文件信息来看，"bank.cpp"是一个用C++语言编写的简单银行家算法实现程序。虽然功能不多，但它可能是一个很好的学习和教学工具，帮助理解银行家算法的工作原理和实现细节。对于学习操作系统、并发编程或者需要处理资源分配问题的开发者来说，这个程序可能具有一定的参考价值。