操作系统第6次实验报告：使用信号量解决进程互斥访问

• 姓名 邹文兵
• 学号 201821121028
• 班级 计算1811

1. 选择哪一个问题

选择生产者和消费者问题。

2. 给出伪代码

算法思想：

　　规定： 如果空格子信号量中有数据，生产者不能生产，只能阻塞。

　　如果空格子信号量中没有数据，消费者不能消费，只能等待数据。

　　定义两个信号量：S满 = 0， S空 = 1 （S满代表满格的信号量，S空表示空格的信号量，程序起始，格子一定为空）

假设：线程到达的顺序是:T生、T生、T消。

那么： T生1 到达，将S空-1，生产，将S满+1

　　　T生2 到达，S空已经为0， 阻塞

　　　T消 到达，将S满-1，消费，将S空+1

三个线程到达的顺序是：T生1、T生2、T消。而执行的顺序是T生1、T消、T生2　

伪代码：

生产者主函数 { 
　　　　　　　　sem_wait(S空); 　
　　　　　　　　生产.... 　　　　　　　　　
　　　　　　　　sem_post(S满); 　　　　　　　　　　
　　　　　　　　}　　　　　　　　　　　　　　　　
消费者主函数 {
　　　　　　　　　　sem_wait(S满);
　　　　　　　　　　消费....
　　　　　　　　　　sem_post(S空);
　　　　　　     }
主函数...　　

3. 给出完整代码

给出完整代码：

#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <semaphore.h>

#define NUM 5

int queue[NUM];    //全局数组实现环形队列
sem_t blank_number, product_number;    //空格子信号量

void *producer(void *arg){    //生产者 
    int i=0;

    while(1){
        sem_wait(&blank_number);    //生产者将空格子数--，为0则阻塞等待
        queue[i] = rand()%1000+1;    //生成一个产品
        printf("生产一个产品%d\n", queue[i]);
    
        sem_post(&product_number);    //将产品数++
        
        i = (i+1)%NUM;            //借助下表实现环形
        sleep(rand()%1);
    }

}

void *consumer(void *arg){     //消费者 
    int i=0;
    
    while(1){
        sem_wait(&product_number);    //消费者将产品数--，为0则阻塞等待
        printf("        消费一个产品%d\n", queue[i]);
        queue[i] = 0;
        sem_post(&blank_number);    //消费一个产品
        
        i = (i+1)%NUM;
        sleep(rand()%3);
        
    }
}
int main(int argc, char *argv[]){
    pthread_t pid, cid; 
    
    sem_init(&blank_number, 0, NUM);    //初始化空格子信号量为5
    sem_init(&product_number, 0, 0);    //产品数为0
    
    pthread_create(&pid, NULL, producer, NULL); //创建生产者进程 
    pthread_create(&cid, NULL, consumer, NULL); //创建消费者进程 

    pthread_join(pid, NULL);  //等待生产者进程结束 
    pthread_join(cid, NULL);  //等待消费者进程结束 

    sem_destroy(&blank_number);
    sem_destroy(&product_number);
    
    return 0;
}

 

4. 运行结果并解释

以下只是部分运行结果截图：

    

由于初始化空盒子数为5，产品数为0，所以在最开始时消费阻塞等待，只能生产，即在最开始时的运行结果为生成一个产品42。而在生产的产品剩余满5个后，生产阻塞等待，故只能消费。