标签：no int 叉子 信号量 互斥 tk fno sem 实验报告
- 姓名：杨富宏
- 学号：201821121017
- 班级：计算1811
1. 哲学家进餐问题
五个哲学家共用一张圆桌，分别坐在周围的五张椅子上，在桌子上有五只碗和五只筷子，他们的生活方式是交替地进行思考和进餐。
平时，一个哲学家进行思考，饥饿时便试图取用其左右最靠近他的筷子，只有在他拿到两只筷子时才能进餐。进餐毕，放下筷子继续思考。
2. 给出伪代码
void philosopher(int i) // i:哲学家编号,从0到4
{
while(TRUE)
{
think(); // 哲学家思考
take_fork(i); //饿了,拿起左叉子
take_fork((i+1)%N); // 拿起右叉子
eat(); // 进食
put_fork(i); // 放下左叉子
put_fork((i+1)%N); // 放下右叉子
}
}
可以保证不会有两个相邻的哲学家同时进餐，但却可能引起死锁的情况。假如五位哲学家同时饥饿而都拿起的左边的叉子，
就会使五个信号量fork都为0，当他们试图去拿右手边的叉子时，都将无叉子而陷入无限期的等待。因此出现了死锁问题。
解决：上面造成死锁是因为五个哲学家都拿起一边的叉子，而另一边的却没有拿到，继而一直等待着另外一边。
这样解决的办法就是哲学家必须同时拿起左右两边的叉子，这样可以保证每一次都有两个不相邻的哲学家同时进餐。
3. 给出完整代码
1 #include<stdio.h>
2 #include<stdlib.h>
3 #include<sys/ipc.h>
4 #include<sys/msg.h>
5 #include<sys/types.h>
6 #include<unistd.h>
7 #include<errno.h>
8 #include<sys/ipc.h>
9 #include<sys/sem.h>
10 #include<sys/wait.h>
11
12 #define SEMS_NUM 5 //信号量数目
13 #define THINKER_NUM 5 //哲学家人数
14 #define FORK_NUM 5 //叉子数
15 #define TIME_WAIT (rand() % 5 + 1) //等待时间
16
17 union semun
18 {
19 int val; //SETVAL用的值
20 struct semid_ds *buf; //IPC_STAT、IPC_SET用的semid_ds结构
21 unsigned short *array; //SETALL、GETALL用的数组值
22 struct seminfo *__buf; //为控制IPC_INFO提供的缓存
23 };
24
25 #define ERR_EXIT(m) \
26 do { \
27 perror(m); \
28 exit(EXIT_FAILURE); \
29 } while(0)
30
31 void P(int sem_id,int left_fno,int right_fno)
32 {
33 struct sembuf sbuf[2] =
34 {
35 {left_fno, -1, SEM_UNDO},
36 {right_fno, -1, SEM_UNDO}
37 };
38
39 if(semop(sem_id, sbuf, 2) == -1) {
40 ERR_EXIT("P");
41 }
42 }
43 /*对信号量数组编号为no的信号量做V操作
44 哲学家放回叉子
45 */
46 void V(int sem_id,int left_fno,int right_fno){
46 void V(int sem_id,int left_fno,int right_fno){
47
48 /*
49 sbuf.sem_num:序号
50 sbuf.sem_op:操作,1表示V操作
51 sem_flg：设置信号量的操作
52 */
53 struct sembuf sbuf[2] =
54 {
55 {left_fno, 1, SEM_UNDO},
56 {right_fno, 1, SEM_UNDO}
57 };
58
59 if(semop(sem_id, sbuf, 2) == -1) {
60 ERR_EXIT("V");
61 }
62 }
63 void think(int tk_no){
64 printf("Philosopher %d is thinking\n", tk_no);
65 sleep(TIME_WAIT);
66 }
67
68 void eat(int tk_no){
69 printf("Philosopher %d is eating\n", tk_no);
70 sleep(TIME_WAIT);
71 }
72
73 void hungry(int tk_no){
74 printf("Philosopher %d is hungry\n", tk_no);
75 }
76
77 void philosopere(int sem_id,int tk_no)
78 {
79 srand(getpid());
80 int left_fno=tk_no; //left_fno左边叉子编号
81 int right_fno=(left_fno+1)%FORK_NUM;
82 while(1)
83 {
84 think(tk_no);//思考
85 hungry(tk_no);//饥饿
86 //拿取一双叉子
87 P(sem_id,left_fno,right_fno);
88 eat(tk_no);//就餐
89 //放下叉子
90 V(sem_id,left_fno,right_fno);
91 }
92 }
93 int main()
94 {
95 //1.创建 Semaphore(计数信号量)
96 //创建信号集，其中有SEMS_NUM个信号量
97 int sem_id = semget(IPC_PRIVATE, SEMS_NUM, IPC_CREAT | 0666);
98 if (sem_id == -1){
99 ERR_EXIT("semget");
100 }
101
102 //2.初始化 Semaphore
103 union semun sem;
104 sem.val = 1;
105 int i;
106 for (i = 0; i < SEMS_NUM; i++){
107 if(semctl(sem_id, i, SETVAL, sem)==-1){
108 ERR_EXIT("semctl");
109 }
110 }
111
112 int tk_no = 0;//哲学家编号
113 pid_t pid;
114 //创建子进程
115 for (i = 1; i < THINKER_NUM; i++)
116 {
117 pid = fork();
118 if (pid == -1){
119 ERR_EXIT("fork");
120 }
121 if (pid == 0){
122 tk_no = i;
123 break;
124 }
125 }
126
127 philosopere(sem_id,tk_no);//处理就餐
128
129 return 0;
130 }
4. 运行结果并解释
结果解释：
本题有五个进程，对应着五个哲学家。首先哲学家进行思考，接着就是饥饿，最后哲学家同时拿起两边的叉子进餐，
每一轮只有两位哲学家能够进餐，另外三位需要等待，并且这两位哲学家不能相邻，实验结果中首先是一号和四号哲学
家先进餐，这两个哲学家并不相邻。结果表示哲学家的进餐过程没有停，解决了上面的死锁问题。
参考文献：https://blog.csdn.net/qq_28602957/article/details/53538329
标签：no,int,叉子,信号量,互斥,tk,fno,sem,实验报告 来源： https://www.cnblogs.com/yangfuhong/p/12989971.html
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