用信号量进程同步与互斥

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1.理解生产者和消费者问题

没有引入信号量时的生产者和消费者进程，什么情况下会出现结果不唯一？什么情况下会出现永远等待？

用信号解决生产者和消费者的同步与互斥，要求能自己写出来。

答：在两个进程同时进行时，结果会不唯一，因为不同步。

由于异常的中断，导致判断条件的重复错误，最后导致永远等待。

 2.哲学家吃面问题

#include<iostream>
#include<thread>
#include<mutex>
#include<ctime>
using namespace std;
using namespace std::this_thread;
using namespace std::chrono;
//用五个互斥量表示五支叉子
mutex fork[5];
//用一个规模为5的整型数组来表示每个盘子剩余的面条
int nuddles[5] = { 50,50,50,50,50 };
//吃面条函数
void eat(int id) {
	//id为哲学家编号
	while (true) {
		//尝试同时拿起左手边和右手边的叉子
		if (fork[id].try_lock()) {
			//先尝试拿起左手边的叉子
			//如果能拿起左手边的叉子，再拿右手边的
			if (fork[(id + 1) % 5].try_lock()) {
				//如果也能拿起右手边的叉子，吃面条
				//开吃，每次吃掉的面条数量为10-20之间的一个数字
				printf("哲学家%d开始吃面条！\n", id + 1);
				srand((unsigned)time(NULL));
				int numbereated = rand() % (20 - 10 + 1) + 10;
				sleep_for(seconds(numbereated % 10));//吃一段时间
				nuddles[id] -= numbereated;
				if (nuddles[id] <= 0) {
					printf("                          哲学家%d吃完了他的所有面条！\n", id+1);
					fork[id].unlock();
					fork[(id + 1) % 5].unlock();
					break;
				}
				printf("哲学家%d吃完，面条剩余%d!\n", id+1, nuddles[id]);
				fork[id].unlock();
				fork[(id + 1) % 5].unlock();
				sleep_for(milliseconds(200));//吃完之后歇一会，让其它哲学家能够吃上
			}
			else {
				//如果没办法拿起右手边的叉子，记得要把左手边的叉子放下来
				fork[id].unlock();
				sleep_for(milliseconds(100));//歇一会（思考），让其它哲学家能够吃上
			}
		}
	}
}
 
int main()
{
	printf("开始吃饭!每人拥有50面条\n");
	thread t1(eat, 0);
	thread t2(eat, 1);
	thread t3(eat, 2);
	thread t4(eat, 3);
	thread t5(eat, 4);
	t1.join(); t2.join(); t3.join(); t4.join(); t5.join();
	printf("所有哲学家吃完！\n");
	return 0;
}
参考代码。

3.读写文件问题

nt readcount=0;

semaphore writeblock=1,mutex=1;

cobegin

process reader_i() {

         P(mutex);

       readcount++;

        if(readcount==1)

          P(writerblock);

          V(mutex);

          /*读文件*/

         P(mutex);

         readcount--;

         if(readcount==0)

                  V(writeblock);

           V(mutex);  }

coend

4.理发师问题

int waiting=0, chairs=n;

semaphore customers=0,barbers=0,mutex=1;

cobegin

     process barbers() {

           while(ture) {

                P(customers);

                P(mutex);

                waiting--;

                V(barbers); 

                V(mutex);

                cuthair();  } }

process customer_i() {

               P(mutex);

               if(waiting<chairs) {

                     waiting++;

                      V(customers）;

                       V(mutex);

                       P(barbers):

                       get_haircut();

}

else

        V(mutex);

}

coend

5.在一间酒吧里有三个音乐爱好者队列，第一队的音乐爱好者只有随身听，第二队只有音乐磁带，第三队只有电池。而要听音乐就必须随身听、音乐磁带和电池这三种物品俱全。酒吧老板一次出售这三种物品中的任意两种。当一名音乐爱好者得到这三种物品并听完一首乐曲后，酒吧老板才能再一次出售这三种物品中的任意两种。于是第二名音乐爱好者得到这三种物品，并开始听乐曲。全部买卖就这样进行下去。试用P，v操作正确解决这一买卖。

semaphore muext=1;

cobegin

process boss(){

             P(muext);

            /*老板任意出售两种*/

             V(muext);

}

 

process musiclovers_i() {

               while(ture){

                P(muext);

                 listening();

                V(muext);

}  }

coend

 

6.某银行有人民币储蓄业务，由n个储蓄员负责。每个顾客进入银行后先取一个号，并且等着叫号。当一个储蓄人员空闲下来，就叫下一个号。请用P，V操作正确编写储蓄人员和顾客进程的程序。

semaphore customers=0,clerk=0,mutex=n;

int waiting=0;

cobegin

  process clerk() {

                   while(ture){

                            P(customers);

                            P(mutex);

                            waiting--;

                            V(clerk);

                            V(mutex);

                             service();

} }

 

process customer_i() {

 

                     P(mutex);

 

                     waiting++;

 

                      V(customers）;

 

                       V(mutex);

 

                       P(clerk):

 

                       get_service();

 

}

coend

 

 

7.下面是两个并发执行的进程。它们能正确运行吗？若不能请举例说明，并改正之。（5分）

parbegin

    var X：integer;

    process  P1                    process  P2

    var y，z：integer：            var t,u：integer；

     begin                          begin

       x:=1；                           x:=0：

       y:=0：                           t=0；   

       if  x≥l  then y:=y十1；    if  x≤l  then  t:=t+2；

            z:=y；                           u:=t；

     end；                         end；

parend.

 

parbegin

var x：integer； var s：semaphore：=1；

process P1                                   process P2

       var y,z：integer ;                             var ,tu：integer ;

begin                                           begin

      P(s)；                                           P(s)；

      x：=1；                                         x：=0；

      y：=0；                                         t：=0；

        if x>=1 then y：=y+1；                   if x<=1 then t：=t+2

      V(s)；                                            V(s)；

         z：=y；                                           u：=t；

end                                                end

parend

 

8.九、在一个盒子里，混装了相等数量的黑棋子和白棋子，现要用自动分拣系统把黑棋子和白棋子分开，该系统由两个并发执行的进程P1和P2组成，其中进程P1专门拣黑子，进程P2专门拣白子。规定两个进程轮流拣子且每个进程每次只拣一个子。当一个进程在拣子时不允许另一个进程去拣子，并设P1先拣。请用P，V操作管理这两个并发进程，使其能正确实现上述功能。

semaphore s1=1,s2=0;

cobegin {

      process P1

         begin

            repeat

                P(s1);

                 拣黑子；

                V（s2）;

              until false;

           end

  process P2

         begin

            repeat

                P(s2);

                 拣白子；

                V（s1）;

              until false;

           end

}

coend