经典同步问题linux下的C实现：生产者-消费者问题，读者-写者问题，哲学家问题

来源：互联网发布：mac air能玩什么游戏编辑：程序博客网时间：2024/04/30 18:29

http://blog.csdn.net/life_hunter/article/details/8790553

1.生产者-消费者问题

[cpp] view plaincopy
/*=============================================================== 
 
 * File Name : producerConsumerProblem.c 
 * Creation Date : 2013-04-11 
 * Last Modified : 2013年04月11日 星期四 20时53分13秒 
 * Purpose :test linux semaphore usage 
 
================================================================*/  
#include <stdio.h>  
#include <sys/types.h>  
#include <semaphore.h>  
#include <pthread.h>  
#include <stdlib.h>  
  
void *producer_handler(void *ptr);  
void *consumer_handler(void *ptr);  
  
sem_t mutex,blank,fill;  
int *buffer;  
int in=0,out=0,buffer_size=10;  
  
void main()  
{  
    if((buffer=(int *)malloc(buffer_size*sizeof(int)))==NULL)  
        printf("can't allocate memroy on heap\n");  
    sem_init(&mutex,0,1);  
    sem_init(&blank,0,buffer_size);  
    sem_init(&fill,0,0);  
  
    int err;  
    pthread_t producer,consumer;  
    err=pthread_create(&producer,NULL,producer_handler,NULL);  
    if(err!=0)  
        err_quit("can't create thread: %s\n",strerror(err));  
    err=pthread_create(&consumer,NULL,consumer_handler,NULL);  
    if(err!=0)  
        err_quit("can't create thread: %s\n",strerror(err));  
  
    sleep(10);  
  
}  
  
void *producer_handler(void *ptr)  
{  
    while(1){  
        static int data=0;  
        sem_wait(&blank);  
    //  sem_wait(&mutex);  
      
        buffer[in]=++data;  
        printf("%d has been input to the buffer\n",data);  
        in=(in+1+buffer_size)%buffer_size;  
    //  sem_post(&mutex);  
        sem_post(&fill);  
        sleep(1);  
    }  
    return ((void *)0);  
}  
  
void *consumer_handler(void *ptr)  
{  
    while(1){  
        int fetch;  
        sem_wait(&fill);  
    //  sem_wait(&mutex);  
        fetch=buffer[out];  
        out=(out+1+buffer_size)%buffer_size;  
        printf("%d has been fetched\n",fetch);  
    //  sem_post(&mutex);  
        sem_post(&blank);  
        sleep(2);  
    }  
    return ((void *)0);  
}  

2.读者-写者问题

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/*=============================================================== 
 
 * File Name : readerWriterProblem.c 
 * Creation Date : 2013-04-11 
 * Last Modified : 2013年04月11日 星期四 22时42分45秒 
 * Purpose : 
 
================================================================*/  
  
#include <stdio.h>  
#include <sys/types.h>  
#include <semaphore.h>  
#include <pthread.h>  
#include <stdlib.h>  
  
#define READER_NUM 5  
void *reader_handler(void *ptr);  
void *writer_handler(void *ptr);  
  
sem_t write_mutex;  
sem_t mutex;  
int read_count;  
  
void main()  
{  
    sem_init(&write_mutex,0,1);  
    sem_init(&mutex,0,1);  
    read_count=0;  
      
    int err,i;  
    pthread_t reader[READER_NUM],writer;  
    int args[READER_NUM];  
    for(i=0;i<READER_NUM;++i){  
        args[i]=i;  
        err=pthread_create(&reader[i],NULL,reader_handler,(void*)&args[i]);  
        if(err!=0)  
            err_quit("can't create thread: %s\n",strerror(err));  
    }  
    err=pthread_create(&writer,NULL,writer_handler,NULL);  
    if(err!=0)  
        err_quit("can't create thread: %s\n",strerror(err));  
  
    sleep(10);  
  
}  
  
void *reader_handler(void *ptr)  
{  
    while(1){  
        if(read_count==0){  
            sem_wait(&write_mutex);  
        }  
        sem_wait(&mutex);  
        ++read_count;  
        sem_post(&mutex);  
  
        printf("There are %d readers reading\n",read_count);  
        sleep(1);  
  
        sem_wait(&mutex);  
        --read_count;  
        sem_post(&mutex);  
  
        if(read_count==0){  
            sem_post(&write_mutex);  
        }  
        sleep(1);  
    }  
    return ((void *)0);  
}  
  
void *writer_handler(void *ptr)  
{  
    while(1){  
        if(read_count==0){  
            sem_wait(&write_mutex);  
            printf("Writer writes\n");  
            sem_post(&write_mutex);  
        }  
        else  
            printf("Writer failed\n");  
        sleep(1);  
    }  
    return ((void *)0);  
}  

3.哲学家进餐问题

有一点要注意：

就是循环生生成线程时，要给线程处理函数传入计数器参数时，不能直接用计数器的地址——因为计数器会现在主函数中改变。显然也不能用循环中的临时变量来记录。所以只好再有外部数组来记录这些实参值了。

[cpp] view plaincopy
/*=============================================================== 
 
 * File Name : dinningPhilosophersProblem.c 
 * Creation Date : 2013-04-11 
 * Last Modified : 2013年04月11日 星期四 21时34分18秒 
 * Purpose : 
 
================================================================*/  
  
#include <stdio.h>  
#include <sys/types.h>  
#include <semaphore.h>  
#include <pthread.h>  
#include <stdlib.h>  
  
#define PHILO_NUM 5  
void *philosopher(void *arg);  
  
sem_t sema[PHILO_NUM];  
sem_t mutex;  
void main()  
{  
    int i,err;  
    int args[PHILO_NUM];  
    for(i=0;i<PHILO_NUM;++i){  
        sem_init(sema+i,0,1);  
        args[i]=i;  
    }    
    sem_init(&mutex,0,1);  
    pthread_t philosophers[PHILO_NUM];  
    for(i=0;i<PHILO_NUM;++i){  
        err=pthread_create(philosophers+i,NULL,philosopher,(void*)&args[i]);  
        if(err!=0)  
            err_quit("can't create thread: %s\n",strerror(err));  
    }  
    sleep(5);  
}  
  
void *philosopher(void *arg)  
{  
    int num;  
    num=*((int *)arg);  
    //printf("Philosopher %d eats\n",num);  
    while(1){  
        sem_wait(&mutex);   
        sem_wait(&sema[num]);  
        sem_wait(&sema[(num+1)%PHILO_NUM]);  
        sem_post(&mutex);  
        printf("Philosopher %d eats\n",num);  
        sem_post(&sema[num]);  
        sem_post(&(sema[(num+1)%PHILO_NUM]));  
        sleep(1);  
    }  
  
    return ((void *)0);  
}  

哲学家问题解决：
comments:5个人5副刀叉。4个人吃饭毕竟不向5个人，肯定至少有一个会吃到，然后放下，然后其他的人就不会一直hold，所以让其中之一先sleep一下。即不会死锁。
但是从理论上讲，只是开始的时候，4人同吃，不会出现死锁。
但是过了id=0，sleep之后，又变成5个人同吃。还是可能存在死锁的可能。

#include <pthread.h>  #include <stdio.h>  #include <unistd.h>  #include <stdlib.h>  #include <errno.h>  #include <assert.h>    #define PHILOS 5  #define DELAY 5000  #define FOOD 50    void *philosopher (void *id);  void grab_chopstick(int ,      int ,     char *);  void down_chopsticks (int ,  int);  int food_on_table();    pthread_mutex_t chopstick[PHILOS];  pthread_t philo[PHILOS];  pthread_mutex_t food_lock;  int sleep_seconds=10;    int main (int argn,char **argv)  {  int i;  if (argn==2)  sleep_seconds=atoi(argv[1]);  pthread_mutex_init(&food_lock,NULL);  for (i=0;i<PHILOS;i++)  pthread_mutex_init(&chopstick[i],NULL);  for (i=0;i<PHILOS;i++)  pthread_create(&philo[i],NULL,philosopher,(void*)i);  for (i=0;i<PHILOS;i++)  pthread_join(philo[i],NULL);  return 0;  }    void *  philosopher (void *num)  {  int id;  int i,left_chopstick,right_chopstick,f;    id=(int)num;  printf("Philosopher %d is done thinking and now ready to eat\n ",id);  right_chopstick=id;  left_chopstick=id+1;  //wrap around the chopsticks  if (left_chopstick==PHILOS)  left_chopstick=0;  while (f=food_on_table()) {  /*thanks to philosophers#1 who would like to take a nap  *before picking up the chopsticks,the other philosophers   *may be able to eat their dishes and not deadlock  */  if (id==0)  sleep(sleep_seconds);  grab_chopstick(id,right_chopstick,"right");  usleep(DELAY *(FOOD -f +1));  grab_chopstick(id,left_chopstick,"left");    printf("Philosopher %d:eating\n",id);  usleep(DELAY *(FOOD -f +1));  down_chopsticks(left_chopstick,right_chopstick);  }  printf("Philosopher %d is done eating \n",id);  return (NULL);  }      int food_on_table ()  {  static int food=FOOD;  int myfood;    pthread_mutex_lock(&food_lock);  if(food>0) {  food--;  }  myfood=food;  pthread_mutex_unlock(&food_lock);  return myfood;  }      void grab_chopstick(int phi1,    int c,

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