系統與網絡編程-(多線程)

系統與網絡編程

小作業

  • 公交車停發車程序
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>  //fork ()
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h> //kill()
#include <signal.h>  //signal()

pid_t pid = -1;

//司機:到站停車  --> SIGINT  ctrl+c
//      關門開車  --> SIGUSR1
void handleDriver(int sig)
{
    if (SIGINT == sig)
    {
        printf("到站了...\n");
        sleep(1);
        printf("司機開始停車...\n");
        sleep(1);
        int ret = 0;
        ret = kill(pid, SIGUSR2);  //發送信號給售票員讓她開門
        if (-1 == ret)
        {
            perror("kill");
        }
    }
    else if (SIGUSR1 == sig)
    {
        printf("司機開始開車...\n");
        sleep(1);
        printf("車正在跑...\n");    
        sleep(1);
    }
}
//售票員:開門 -->SIGUSR2
void handleConductor(int sig)
{
    if (SIGUSR2 == sig)
    {
        printf("售票員開門...\n");
        sleep(1);
        printf("乘客上車...\n");
        sleep(1);
        printf("售票員關門...\n");
        sleep(1);
        kill(getppid(), SIGUSR1);  //售票員發送信號給司機開車
    }
}

int main(void)
{
    pid = fork();
    if (pid > 0)  //driver
    {
        signal(SIGINT, handleDriver);
        signal(SIGUSR1, handleDriver);
        printf("司機等待售票員做好開車準備...\n");
        while (1)
        {
            pause();
        }   
    }
    else if (0 == pid)  //conductor
    {
        signal(SIGINT, SIG_IGN);
        signal(
![Paste_Image.png](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/3238825-425024fd6d3a07ff.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)SIGUSR2, handleConductor);
        sleep(1);
        //發送一個開車信號讓其開車
        kill(getppid(), SIGUSR1);
        while (1)
        {
            pause();    
        }   
    }
    else if (-1 == pid)
    {
        perror("fork");
        return -1;
    }

    return 0;
}
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線程

  • 并發執行:看起來像同時運行,實際上在單核cpu里只有一個。將其排成進程列表,每個進程分配執行時間,執行完后掛起,下個進程開始進行。

  • 創建線程:

    • int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
      void (start_routine) (void *), void *arg);
    • 第一個參數:線程的標識,第二個參數:線程的屬性,第三個參數:指定線程執行的代碼,第四個參數:傳給這個線程的實參。
    • 編譯的時候要加上-pthread。
    #include <pthread.h>
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <errno.h>
    #include <unistd.h>
    void *thread_run(void *arg)
    {
        while(1)
        {
            printf("this is thread_run...\n");
            sleep(1);
        }
        return NULL;
    }
    int main()
    {
        pthread_t thread;//線程的標識
        int ret=0;
        ret=pthread_create(&thread,NULL,thread_run,NULL);
        if(ret!=0)
        {
            printf("errno:%d,error:%s\n",ret,strerror(ret));
            return -1;
        }
        while(1)
        {
            printf("this is main...\n");
            sleep(1);
        }
        return 0;
    }
    
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  • 線程特點

    1. 一個進程創建后,創建的線程從屬于該進程,不獨立于進程,共享進程的所有資源
    2. 線程是最小的執行單元
    3. 若一個進程創建線程后,我們可以將該進程稱之為主線程
    4. 一個進程可以創建多個線程,線程之間資源共享
    5. 若一個進程沒有創建線程既可以把它看作是進程,也可以把它看做是線程
    • 使用return只能結束當前線程


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    • exit(1)會將線程所屬的進程掛掉,當然線程也會掛掉


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  • 線程資源共享

    • 電腦會分配給每部分一段運行時間,當運行時間到了以后就會切換到下一個進程
    #include <pthread.h>
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <errno.h>
    #include <unistd.h>
    int g_data=0;
    void *thread_run(void *arg)
    {
        while(1)
        {
            g_data++;
            printf("this is thread_run...%d\n",g_data);
        //  sleep(1);
        }
        return NULL;
    }
    int main()
    {
        pthread_t thread;//線程的標識
        int ret=0;
        ret=pthread_create(&thread,NULL,thread_run,NULL);
        if(ret!=0)
        {
            printf("errno:%d,error:%s\n",ret,strerror(ret));
            return -1;
        }
        while(1)
        {
            g_data++;
            printf("this is main%d\n",g_data);
        //  sleep(1);
        }
        return 0;
    }
    
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    • 解決方法:定義一個鎖
    #include <pthread.h>
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <errno.h>
    #include <unistd.h>
    pthread_mutex_t mutex; //互斥量,鎖
    int g_data=0;
    void *thread_run(void *arg)
    {
        while(1)
        {
            pthread_mutex_lock(&mutex);
            g_data++;
            printf("this is thread_run...%d\n",g_data);
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
        //  sleep(1);
        }
        return NULL;
    }
    int main()
    {
        //初始化互斥量
        pthread_mutex_init(&mutex,NULL);//NULL:使用默認屬性
        pthread_t thread;//線程的標識
        int ret=0;
        ret=pthread_create(&thread,NULL,thread_run,NULL);
        if(ret!=0)
        {
            printf("errno:%d,error:%s\n",ret,strerror(ret));
            return -1;
        }
        while(1)
        {
            g_data++;
            printf("this is main%d\n",g_data);
        //  sleep(1);
        }
        return 0;
    }
    
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    • 實現文件讀與打印的線程
    #include <stdio.h>
    #include <unistd.h>  //write()  read()
    #include <errno.h>   //errno
    #include <string.h>  //strerror()
    /*open()*/
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    
    #include <pthread.h> //pthread_create
    
    pthread_mutex_t mutex;
    
    #define NAME_LEN 32
    typedef struct Student
    {
        int iId;
        char caName[NAME_LEN];
        char cSex;
        float fScore;
    
    }Student;
    
    int myOpen(const char *pathname)
    {
        int fd  = -1;
        if (NULL != pathname)
        {
            fd = open(pathname, O_RDONLY | O_CREAT
                      , S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH);
            if (-1 == fd)
            {
                printf("open error: %s\n", strerror(errno));
            }
        }
        return fd;
    }
    
    int g_iSign = 0;
    
    void *read_thread(void *arg)
    {
        int fd = -1;
        fd = myOpen("stu.info");
        if (-1 != fd)
        {
            int ret = -1;
            Student *pStu = (Student *)arg;
            while (1)
            {
                if (0 == g_iSign)
                {
                    pthread_mutex_lock(&mutex);
                    memset(pStu, '\0', sizeof(Student));
                    ret = read(fd, pStu, sizeof(Student));
                    if (0 == ret)
                    {
                        printf("reached the file end\n");
                        pthread_mutex_unlock(&mutex);
                        g_iSign = 1;
                        break;
                    }
                    else if (-1 == ret)
                    {
                        printf("read error:%s\n", strerror(errno));
                        pthread_mutex_unlock(&mutex);
                        g_iSign = 1;
                        break;
                    }
                    pthread_mutex_unlock(&mutex);
                    g_iSign = 1;
                }
            }
            close(fd);
        }   
    
        return NULL;
    }
    
    void *print_thread(void *arg)
    {
        Student *pStu = (Student *)arg;
        int i = 0;
        while (1)
        {
            if (1 == g_iSign)
            {
                pthread_mutex_lock(&mutex);
                if (0 == pStu->iId)
                {
                    pthread_mutex_unlock(&mutex);
                    break;
                }
            
                printf("id:%d, name:%s, sex:%c, score:%.1f\n"
                       , pStu->iId, pStu->caName
                       , pStu->cSex, pStu->fScore);
            
                pthread_mutex_unlock(&mutex);
                g_iSign = 0;
            }
        }
    
        return NULL;
    }
    
    int main(void)
    {
        pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    
        Student stu;
        pthread_t pthr_read;
        pthread_t pthr_show;
    
        pthread_create(&pthr_read, NULL, read_thread, &stu);
        pthread_create(&pthr_show, NULL, print_thread, &stu);
    
        pthread_join(pthr_read, NULL);
        pthread_join(pthr_show, NULL);
    
        return 0;
    }
    
  • 線程結束

    • 發送一個結束線程請求給指定的線,默認情況下線程是會同意該結束線程請求,還可以設置不同意
    • 在線程函數中調用pthread_setcancelstate來設置,不同意結束線程結束請求,阻塞線程結束請求,直到線程允許接收線程結束請求
    #include <pthread.h>
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <errno.h>
    #include <unistd.h>
    void *thread_run(void *arg)
    {
        //在線程函數中調用pthread_setcancelstate來設置
        //不同意結束線程結束請求,阻塞線程結束請求
        //直到線程允許接收線程結束請求
        pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE,NULL);
        while(1)
        {
            printf("this is thread_run...\n");
            sleep(1);
        }
        return NULL;
    }
    int main()
    {
        pthread_t thread;//線程的標識
        int ret=0;
        ret=pthread_create(&thread,NULL,thread_run,NULL);
        if(ret!=0)
        {
            printf("errno:%d,error:%s\n",ret,strerror(ret));
            return -1;
        }
        sleep(3);
        //發送一個結束線程請求給指定的線程
        //默認情況下線程是會同意該結束線程請求
        //還可以設置不同意
        pthread_cancel(thread);//掛起線程
        while(1)
        {
            printf("this is main\n");
            sleep(1);
        }
        return 0;
    }
    
    Paste_Image.png

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    • pthread_exit(NULL);
    #include <pthread.h>
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <errno.h>
    #include <unistd.h>
    void *thread_run(void *arg)
    {
        pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE,NULL);
        while(1)
        {
            printf("this is thread_run...\n");
            sleep(1);
            break;
            pthread_exit(NULL);//結束所屬線程
        }
        return NULL;
    }
    int main()
    {
        pthread_t thread;//線程的標識
        int ret=0;
        ret=pthread_create(&thread,NULL,thread_run,NULL);
        if(ret!=0)
        {
            printf("errno:%d,error:%s\n",ret,strerror(ret));
            return -1;
        }
        sleep(3);
        pthread_exit(NULL);//等待其他線程結束,此過程會阻塞,隨后結束主函數。
        while(1)
        {
            printf("this is main\n");
            sleep(1);
        }
        return 0;
    }
    
    • pthread_join(thread,NULL);//若線程在運行,則阻塞等待,若不在運行,則立即返回
    #include <pthread.h>
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <errno.h>
    #include <unistd.h>
    void *thread_run(void *arg)
    {
        pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE,NULL);
        while(1)
        {
            printf("this is thread_run...\n");
            sleep(1);
        }
        return NULL;
    }
    int main()
    {
        pthread_t thread;//線程的標識
        int ret=0;
        ret=pthread_create(&thread,NULL,thread_run,NULL);
        if(ret!=0)
        {
            printf("errno:%d,error:%s\n",ret,strerror(ret));
            return -1;
        }
        pthread_join(thread,NULL);
        while(1)
        {
            printf("this is main\n");
            sleep(1);
        }
        return 0;
    }
    
  • 信號量:

    • int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
    • 第一個是信號量,第二個是初始線程還是進程,第三個值表示滿足不滿足
    #include <stdio.h>
    #include <unistd.h>  //write()  read()
    #include <errno.h>   //errno
    #include <string.h>  //strerror()
    /*open()*/
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    
    #include <pthread.h> //pthread_create
    #include <semaphore.h>  
    
    pthread_mutex_t mutex;
    
    sem_t read_sem;  //整形 
    sem_t show_sem;
    
    #define NAME_LEN 32
    typedef struct Student
    {
        int iId;
        char caName[NAME_LEN];
        char cSex;
        float fScore;
    
    }Student;
    
    int myOpen(const char *pathname)
    {
        int fd  = -1;
        if (NULL != pathname)
        {
            fd = open(pathname, O_RDONLY | O_CREAT
                      , S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH);
            if (-1 == fd)
            {
                printf("open error: %s\n", strerror(errno));
            }
        }
        return fd;
    }
    
    void *read_thread(void *arg)
    {
        int fd = -1;
        fd = myOpen("stu.info");
        if (-1 != fd)
        {
            int ret = -1;
            Student *pStu = (Student *)arg;
            while (1)
            {
                //如果read_sem大于0,接著往下執行,并且將該變量減一
                //如果read_sem等于0,則阻塞,直到該值大于0
                sem_wait(&read_sem);
                
                pthread_mutex_lock(&mutex);
                
                memset(pStu, '\0', sizeof(Student));
                ret = read(fd, pStu, sizeof(Student));
                if (0 == ret)
                {
                    printf("reached the file end\n");
                    pthread_mutex_unlock(&mutex);
                    sem_post(&show_sem);
                    break;
                }
                else if (-1 == ret)
                {
                    printf("read error:%s\n", strerror(errno));
                    pthread_mutex_unlock(&mutex);
                    sem_post(&show_sem);
                    break;
                }
                pthread_mutex_unlock(&mutex);
                //將信號量的值加一
                sem_post(&show_sem);
            }
        }
        close(fd);
    
        return NULL;
    }
    
    void *print_thread(void *arg)
    {
        Student *pStu = (Student *)arg;
        int i = 0;
        while (1)
        {
            {
                //如果show_sem大于0,接著往下執行,并且將該變量減一
                //如果show_sem等于0,則阻塞,直到該值大于0
                sem_wait(&show_sem);
                pthread_mutex_lock(&mutex);
                if (0 == pStu->iId)
                {
                    pthread_mutex_unlock(&mutex);
                    sem_post(&read_sem);
                    break;
                }
            
                printf("id:%d, name:%s, sex:%c, score:%.1f\n"
                       , pStu->iId, pStu->caName
                       , pStu->cSex, pStu->fScore);
            
                pthread_mutex_unlock(&mutex);
                //將信號量的值加一
                sem_post(&read_sem);
            }
        }
    
        return NULL;
    }
    
    int main(void)
    {
        pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    
        //初始化信號量
        sem_init(&read_sem, 0, 1);  //將read_sem值置為1
        sem_init(&show_sem, 0, 0);  //將show_sem值置為0
    
        Student stu;
        pthread_t pthr_read;
        pthread_t pthr_show;
    
        pthread_create(&pthr_read, NULL, read_thread, &stu);
        pthread_create(&pthr_show, NULL, print_thread, &stu);
    
        pthread_join(pthr_read, NULL);
        pthread_join(pthr_show, NULL);
    
        return 0;
    }
    

pthread_addNum

#include<pthread.h> //pthread_create()
#include<stdio.h>
#include<string.h>//strerror()
#include<errno.h> //errno
#include<stdlib.h>
int g_iData=0;
void *thread_run(void *arg)
{
    while(1)
    {
        ++g_iData;
        printf("thread :data=%d\n",g_iData);
    }
    return NULL;
}

int main()
{
    pthread_t thread;
    int ret=0;
    ret=pthread_create(&thread,NULL,thread_run,NULL);//現在線程的屬性默認為NULL
    if(0!=ret)
    {
        printf("errno:%d,error:%s\n",ret,strerror(ret));
        return -1;
    }
    while(1)
    {
        ++g_iData;
        printf("main :data=%d\n",g_iData);
    }
    return 0;

}


  • g_iData=0;A線程++g_iData,如果線程A時間足夠的話,則g_iData=1;B線程再執行,則變為2;
  • 若A時間片不夠,雖然++了但++后的值還沒有返回到g_iData里,所以B線程++后的值仍然為1
  • 如下,會出現中斷的情況


    Paste_Image.png
  • 解決以上情況,則定義一個原子鎖
#include<pthread.h> //pthread_create()
#include<stdio.h>
#include<string.h>//strerror()
#include<errno.h> //errno
#include<stdlib.h>
pthread_mutex_t mutex; //互斥量或者稱為鎖
int g_iData=0;
void *thread_run(void *arg)
{
    while(1)
    {
        //使用pthread_mutex_lock和pthread_mutex_unlock
        //使它們之間的語句合成原子操作
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        ++g_iData;
        printf("thread :data=%d\n",g_iData);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    return NULL;
}

int main()
{
    
    //初始化互斥量,NULL表示使用默認屬性初始化該互斥量
    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);//使用他的默認屬性進行初始化
    pthread_t thread;
    int ret=0;
    ret=pthread_create(&thread,NULL,thread_run,NULL);//現在線程的屬性默認為NULL
    if(0!=ret)
    {
        printf("errno:%d,error:%s\n",ret,strerror(ret));
        return -1;
    }
    while(1)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        ++g_iData;
        printf("main :data=%d\n",g_iData);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    return 0;

}

  • 這樣就不會出現中斷的情況

一個線程從文件讀取數據,另一個線程打印出來

  • 先通過以前的代碼,在文件里寫入幾個同學的信息

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>  //write()  read()
#include <errno.h>   //errno
#include <string.h>  //strerror()
/*open()*/
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

#include <pthread.h> //pthread_create

pthread_mutex_t mutex;

#define NAME_LEN 32
typedef struct Student
{
    int iId;
    char caName[NAME_LEN];
    char cSex;
    float fScore;

}Student;

int myOpen(const char *pathname)
{
    int fd  = -1;
    if (NULL != pathname)
    {
        fd = open(pathname, O_RDONLY | O_CREAT
                  , S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH);
        if (-1 == fd)
        {
            printf("open error: %s\n", strerror(errno));
        }
    }
    return fd;
}

int g_iSign = 0;

void *read_thread(void *arg)
{
    int fd = -1;
    fd = myOpen("stu.info");
    if (-1 != fd)
    {
        int ret = -1;
        Student *pStu = (Student *)arg;
        while (1)
        {
            if (0 == g_iSign)
            {
                pthread_mutex_lock(&mutex);
                memset(pStu, '\0', sizeof(Student));
                ret = read(fd, pStu, sizeof(Student));
                if (0 == ret)
                {
                    printf("reached the file end\n");
                    pthread_mutex_unlock(&mutex);
                    g_iSign = 1;
                    break;
                }
                else if (-1 == ret)
                {
                    printf("read error:%s\n", strerror(errno));
                    pthread_mutex_unlock(&mutex);
                    g_iSign = 1;
                    break;
                }
                pthread_mutex_unlock(&mutex);
                g_iSign = 1;
            }
        }
        close(fd);
    }   

    return NULL;
}

void *print_thread(void *arg)
{
    Student *pStu = (Student *)arg;
    int i = 0;
    while (1)
    {
        if (1 == g_iSign)
        {
            pthread_mutex_lock(&mutex);
            if (0 == pStu->iId)
            {
                pthread_mutex_unlock(&mutex);
                break;
            }
        
            printf("id:%d, name:%s, sex:%c, score:%.1f\n"
                   , pStu->iId, pStu->caName
                   , pStu->cSex, pStu->fScore);
        
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
            g_iSign = 0;
        }
    }

    return NULL;
}

int main(void)
{
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);

    Student stu;
    pthread_t pthr_read;
    pthread_t pthr_show;

    pthread_create(&pthr_read, NULL, read_thread, &stu);
    pthread_create(&pthr_show, NULL, print_thread, &stu);

    pthread_join(pthr_read, NULL);
    pthread_join(pthr_show, NULL);

    return 0;
}

Paste_Image.png

信號量(sem_wait)

//int sem_init();//pshared

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>  //write()  read()
#include <errno.h>   //errno
#include <string.h>  //strerror()
/*open()*/
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

#include <pthread.h> //pthread_create
#include <semaphore.h>
pthread_mutex_t mutex;
sem_t read_sem;//讀的信號量
sem_t print_sem;//顯示的信號量
#define NAME_LEN 32
typedef struct Student
{
    int iId;
    char caName[NAME_LEN];
    char cSex;
    float fScore;

}Student;

int myOpen(const char *pathname)
{
    int fd  = -1;
    if (NULL != pathname)
    {
        fd = open(pathname, O_RDONLY | O_CREAT
                  , S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH);
        if (-1 == fd)
        {
            printf("open error: %s\n", strerror(errno));
        }
    }
    return fd;
}


void *read_thread(void *arg)
{
    int fd = -1;
    fd = myOpen("stu.info");
    if (-1 != fd)
    {
        int ret = -1;
        Student *pStu = (Student *)arg;
        while (1)
        {
            //如果read_sem大于0,接著往下執行,并且將該變量減1,如果等于0,則阻塞,直到該值大于0
            sem_wait(&read_sem);//此時read_sem=1
            pthread_mutex_lock(&mutex);
            memset(pStu, '\0', sizeof(Student));
            ret = read(fd, pStu, sizeof(Student));
            if (0 == ret)
            {
                printf("reached the file end\n");
                pthread_mutex_unlock(&mutex);
                sem_post(&print_sem);//出錯了,發送這個信號
                break;
            }
            else if (-1 == ret)
            {
                printf("read error:%s\n", strerror(errno));
                pthread_mutex_unlock(&mutex);
                sem_post(&print_sem);//出錯了,發送這個信號
                break;
            }
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
            sem_post(&print_sem);//出錯了,發送這個信號
        }
        close(fd);
    }   

    return NULL;
}

void *print_thread(void *arg)
{
    Student *pStu = (Student *)arg;
    int i = 0;
    while (1)
    {
        //如果print_sem大于0,接著往下執行,并且將該變量減1,如果等于0,則阻塞,直到該值大于0
        sem_wait(&print_sem);
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        if (0 == pStu->iId)
        {
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
            sem_post(&read_sem);
            break;
        }
        
        printf("id:%d, name:%s, sex:%c, score:%.1f\n"
                   , pStu->iId, pStu->caName
                   , pStu->cSex, pStu->fScore);
        
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        //將信號量的值加1
        sem_post(&read_sem);

    }

    return NULL;
}

int main(void)
{
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    
    sem_init(&read_sem,0,1);//對信號量的初始化,必須先讀才能再顯示,將read_sem的值置為1
    sem_init(&print_sem,0,0);//將print_sem的值置為0

    Student stu;
    pthread_t pthr_read;
    pthread_t pthr_show;

    pthread_create(&pthr_read, NULL, read_thread, &stu);
    pthread_create(&pthr_show, NULL, print_thread, &stu);

    pthread_join(pthr_read, NULL);
    pthread_join(pthr_show, NULL);

    return 0;
}


Paste_Image.png

用代碼模仿5個哲學家進餐問題

  1. 創建5根筷子(5個信號量創建一組信號量)
  2. 創建5科學家
  3. 獲得筷子
  4. 放下筷子
  5. 繼續思考
int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);

參數

  1. semid:信號集的識別碼,可通過semget獲取。
  2. sops:指向存儲信號操作結構的數組指針,信號操作結構的原型如下
struct sembuf
{
        unsigned short sem_num; /* semaphore number */
        short sem_op; /* semaphore operation */
        short sem_flg; /* operation flags */
};

  • 這三個字段的意義分別為:
  1. sem_num:操作信號在信號集中的編號,第一個信號的編號是0。
  1. sem_op:
  • 1, 如果其值為正數,該值會加到現有的信號內含值中。
    通常用于釋放所控資源的使用權;
  • 2, 如果sem_op的值為負數,而其絕對值又大于信號的現值,
    操作將會阻塞,直到信號值大于或等于sem_op的絕對值。
    通常用于獲取資源的使用權;
  • 3, 如果sem_op的值為0,如果沒有設置IPC_NOWAIT,
    則調用該操作的進程或者線程將暫時睡眠,直到信號量的值為0; 否則,進程或者線程不會睡眠,函數返回錯誤EAGAIN。
  1. sem_flg:信號操作標志,可能的選擇有兩種
  • 1, IPC_NOWAIT //對信號的操作不能滿足時,semop()不會阻塞,
    并立即返回,同時設定錯誤信息。
  • 2, SEM_UNDO //程序結束時(不論正?;虿徽?,
    保證信號值會被重設為semop()調用前的值。
    這樣做的目的在于避免程序在異常情況下結束時
    未將鎖定的資源解鎖,造成該資源永遠鎖定。
  1. nsops:信號操作結構的數量,恒大于或等于1。
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <string.h>//perror()
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
union semun
{
    int val;
    struct semid_ds *buf;
    unsigned short *array;
    struct seminfo *__buf;
};

void getChopsticks(int iNum,int *semfd)
{
    int iLeft=iNum;
    int iRight=(iNum+1)%5;
    struct sembuf semope[2]={{iLeft,-1,0},
                             {iRight,-1,0}};
    semop(*semfd,semope,2);//拿筷子,獲得左右兩邊的筷子

}
void putChopsticks(int iNum,int *semfd)
{
    
    int iLeft=iNum;
    int iRight=(iNum+1)%5;
    struct sembuf semope[2]={{iLeft,1,0},
                             {iRight,1,0}};
    semop(*semfd,semope,2);//拿筷子,獲得左右兩邊的筷子
}
void thinkAndEat(int iNum,int *semfd)
{
    while(1)
    {
        printf("%d say:I am thinking...\n",iNum);
        /*拿筷子吃飯*/
        getChopsticks(iNum,semfd);
        sleep(1);
        printf("%d say:I am eatting...\n",iNum);
        /*放下筷子*/
        putChopsticks(iNum,semfd);
        printf("%d say:I am puting chopsticks...\n",iNum);
        sleep(1);
    }
}
int main(void)
{
    int semfd=-1;
    //獲得信號量集的標識,若信號量集不存在則創建
    semfd=semget(0x1024,5,IPC_CREAT | 0777);//5,代表5個信號量
    if(-1==semfd)
    {   
        perror("semget");
        return -1;
    }
    //對信號集中的信號量進行賦值
    union semun sem;
    sem.val=1;
    int i=0;
    for(;i<5;i++)
    {
        if(-1==semctl(semfd,i,SETVAL,sem))
        {
            perror("semctl");
            return -1;
        }
    }
    //創建5個哲學家進程
    int iNum=0;//用來保存表示第幾個科學家
    pid_t pid=-1;
    for(i=0;i<4;i++)
    {
        pid=fork();
        if(pid>0)//parent
        {   
            iNum=4;
        }
        else if(pid==0)//child
        {   
            iNum=i;
            break;//
        }
        else if(pid==-1)//error
        {
            return -1;
        }
    }
    thinkAndEat(iNum,&semfd);
    return 0;
}


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  • 生產者消費者問題

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