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键盘敲烂,年薪百万!


一、问题描述

    (1)图书馆阅览室最多能够容纳N(N=5)名学生,若有更多学生进入阅览室,必须等到阅览室中有同学退出之后才能进入

    (2)阅览室有一名管理员。早到的同学必须等管理员开门之后才能进入管理员必须等到所有同学退出之后才能关门。

       请你用信号量实现上述问题


二、问题分析

    (1)将在“阅览室读书”看做一个临界区,该临界区最多只允许N名学生进入。把每个学生建模一个线程,这是一个互斥问题。于是可以设计一个值为N的信号量实现互斥

    (2)管理需要第一个学生同步,即第一个学生等待管理员开门;管理员也需要最后一名学生同步,即管理员等待最后一名学生退出之后,才能关闭图书馆。因此可以实现一个学生计数实现条件同步。


三、命名规则

   (1)用Student和Manager分别表示学生和管理员线程名。

   (2)Student包括三个操作:Checkin( )(刷入)、Reading( )(阅读)、checkout( )(刷出)

   (3)Manager包括三个操作:OpenDoor( )(开门)、CloseDoor( )(关门)、manage( )

四、具体实现

1. test.c文件

       test.c文件一个模拟学生进出教室的多线程程序。它使用信号量semaphore)来实现同步和互斥

首先,定义了一些全局变量

接下来定义两个函数

       在 student 函数中,首先打印出学生进入教室的信息然后通过调用 P(&fetch)请求获取 fetch 信号量,表示有学生准备进入教室。接着,通过调用 P(&mutex)请求获取 mutex 信号量,以保护ns访问然后,根据当前的学生数量和是否有学生已经进入教室,执行相应的操作。最后,释放 mutex 信号量,并通过调用 sleep(1)当前线程暂停一段时间模拟学生进入教室的过程然后打印出学生离开教室的信息,并释放其他信号量和变量

       在 manager 函数中,首先打印出管理打开教室的信息然后通过调用 V(&wfm) 来释放 wfm 信号量,表示有学生可以进入教室。接着,打印出管理等待所有学生离开教室的信息然后通过调用 P(&wfs)请求获取 wfs 信号量,表示所有学生都已经离开教室。最后打印出管理关闭教室的信息

       在 main 函数中,首先初始化了所有的信号量。然后创建多个学生线程,每个线程对应一个学生编号。接着,创建一个管理线程。最后,使用 pthread_exit(NULL) 退出主线程。

#include<semaphore.h>
#include<pthread.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h&gt;
#include"ch4-PV.h"

#define N 5

unsigned int ns = 0;
sem_t mutex;
sem_t room;
sem_t wfm;
sem_t wfs;
sem_t fetch;
int flag = 0;

void *student(void* i)
{
	int id = (int)i;
	printf("Student %i is entring...n",id);
	P(&amp;fetch);
	ns++;
	P(&amp;mutex);
	if(ns == 1 &amp;&amp; flag ==0)
	{
		P(&amp;wfm);
		P(&amp;room);
		flag = 1;
		printf("The 1st student %i has been entered.n",id);
	}
	else
	{
		P(&amp;room);
		printf("The student %i has been enteredn",id);
	}
	V(&amp;mutex);
	sleep(1);
	printf("The student %i is going to leave...n",id);
	P(&amp;mutex);
	ns--;
	if(ns == 0)
	{
		V(&amp;wfs);
		printf("The last student left.n");
	}
	else
		printf("The student %i has left.n",id);
	V(&amp;room);
	V(&amp;mutex);
	V(&amp;fetch);
}

void *manager(void *arg)
{
	printf("The manager opens the door.n");
	V(&amp;wfm);
	printf("The manager is waiting for all student leaves.n");
	P(&amp;wfs);
	printf("The manager closes the door.n");
}

int main()
{
	sem_init(&amp;wfm,0,0);
	sem_init(&amp;fetch,0,5);
	sem_init(&wfs,0,0);
	sem_init(&mutex,0,1);
	sem_init(&room,0,5);
	pthread_t tid;
	for(int i = 1; i <= N; i++)
		pthread_create(&tid,NULL,student,(void *)i);
	pthread_create(&tid,NULL,manager,(void *)NULL);
	pthread_exit(NULL);
	return 0;
}

 2. ch4-PV.c文件

       这段代码是一个简单的信号量实现,用于实现生产者消费者问题。其中包含两个函数:P() 和 V()。

  • P(sem_t *s) 函数用于等待信号量。如果信号量的值大于0,则将信号量的值减1并返回;否则,该函数会阻塞,直到信号量的值变为大于0。
  • V(sem_t *s) 函数用于释放信号量。将信号量的值加1,并唤醒一个等待该信号量的线程。
#include<stdio.h>
#include<semaphore.h>
#include<stdlib.h>
#include"ch4-PV.h"

void P(sem_t *s)
{
	if(sem_wait(s)<0)
		printf("P error");
}

void V(sem_t *s)
{
	if(sem_post(s)<0)
		printf("V error");
}

  3. ch4-PV.h文件

       这段代码定义了相应的头文件

#include<semaphore.h>
#include<unistd.h>

void P(sem_t *s);
void V(sem_t *s);

4. makeflie文件

       这是一个Makefile文件,用于编译清理生成可执行文件目标文件。(之前的文章对此有过相应的讲解

test:test.o ch4-PV.o
	gcc -pthread test.o ch4-PV.o -o test
tets.o:test.c
	gcc -c test.c
ch4-PV.o:ch4-PV.c
	gcc -c ch4-PV.c
.PHONY:clean

clean:
	rm -rf ch4-PV.o
	rm -rf test
	rm -rf test.o

五、实现结果

首先进行make操作:

进行查看是否编译

运行文件:

进行make clean操作:

       到此一个简单的图书馆同步问题就实现了。


结语:Linux系统关于图书管理同步问题分享这里结束了,希望本篇文章分享会对大家学习带来些许帮助,如果大家什么问题,欢迎大家评论留言~~~  

原文地址:https://blog.csdn.net/m0_71746526/article/details/134813932

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