Linux IPC实践(12) --System V信号量(2)

来源：互联网发布：分布式开发 java 编辑：程序博客网时间：2024/05/17 08:09

实践1:信号量实现进程互斥

父子进程执行流程如下:

父进程

子进程

O(print)

X(print)

sleep

O(print)

X(print)

sleep

从图中可以看出, O或X总是成对出现的, 要么两个O, 要么两个X;

[cpp] view plaincopy
/**P,V原语实现父子进程互斥使用终端**/  
// 程序代码  
int main(int argc,char *argv[])  
{  
    int semid = sem_create(IPC_PRIVATE);  
    sem_setval(semid, 1);  
    int count = 10;  
  
    pid_t pid = fork();  
    if (pid == -1)  
        err_exit("fork error");  
    else if (pid > 0)   //子进程  
    {  
        srand(getpid());  
        while (count --)  
        {  
            sem_P(semid);  
            //临界区开始  
            cout << 'X';  
            fflush(stdout); //一定要加上ffflush, 因为中断是行缓冲的  
            sleep(rand()%3);  
            cout << 'X';  
            fflush(stdout);  
            //临界区结束  
            sem_V(semid);  
            sleep(rand()%3);  
        }  
    }  
    else                //父进程  
    {  
        srand(getpid());  
        while (count --)  
        {  
            sem_P(semid);  
            //临界区开始  
            cout << 'O';  
            fflush(stdout);  
            sleep(rand()%3);  
            cout << 'O';  
            fflush(stdout);  
            //临界区结束  
            sem_V(semid);  
            sleep(rand()%3);  
        }  
        wait(NULL);  
        sem_delete(semid);  
    }  
  
    return 0;  
}  

实践2: 信号量集解决哲学家进餐问题

假设有五位哲学家围坐在一张圆形餐桌旁，做以下两件事情之一：吃饭，或者思考。吃东西的时候，他们就停止思考，思考的时候也停止吃东西。每两个哲学家之间有一只餐叉。因为用一只餐叉很难吃饭，所以假设哲学家必须用两只餐叉吃东西, 而且他们只能使用自己左右手边的那两只餐叉。

[cpp] view plaincopy
/**  
解决的方法采用的是: 只有左右两个刀叉都能够使用时,才拿起两个刀叉 
实现了有死锁和无死锁的两种形式的wait_2fork(见下) 
**/  
  
int semid;  
//没有死锁的wait  
void wait_2fork(unsigned short no)  
{  
    unsigned short left = no;  
    unsigned short right = (no+1)%5;  
    struct sembuf sops[2] = {{left, -1, 0}, {right, -1, 0}};  
    //同时获取左右两把刀叉  
    if (semop(semid, sops, 2) == -1)  
        err_exit("wait_2fork error");  
}  
/* 
//有死锁的wait 
void wait_2fork(unsigned short no) 
{ 
    unsigned short left = no; 
    unsigned short right = (no+1)%5; 
    struct sembuf sops = {left, -1, 0}; 
    //获取左边的刀叉 
    if (semop(semid, &sops, 1) == -1) 
        err_exit("wait_2fork error"); 
    sleep(4);   //沉睡几秒, 加速死锁的产生 
    sops.sem_num = right; 
    //获取右边的刀叉 
    if (semop(semid, &sops, 1) == -1) 
        err_exit("wait_2fork error"); 
} 
*/  
//释放两把刀叉  
void signal_2fork(unsigned short no)  
{  
    unsigned short left = no;  
    unsigned short right = (no+1)%5;  
    struct sembuf sops[2] = {{left, 1, 0}, {right, 1, 0}};  
    if (semop(semid, sops, 2) == -1)  
        err_exit("signal_2fork error");  
}  
//哲学家  
void philosopher(unsigned short no)  
{  
    srand(time(NULL));  
    while (true)  
    {  
        cout << no << " is thinking" << endl;  
        sleep(rand()%5+1);  
        cout << no << " is hunger" << endl;  
        wait_2fork(no); //获取两把刀叉  
        //进餐  
        cout << "++ " << no << " is eating" << endl;  
        sleep(rand()%5+1);  
        signal_2fork(no);//释放两把刀叉  
    }  
}  

[cpp] view plaincopy
int main()  
{  
    // 创建一个信号量集: 里面包含5个信号量  
    semid = semget(IPC_PRIVATE, 5, IPC_CREAT|0666);  
    if (semid == -1)  
        err_exit("semget error");  
  
    //将每个信号量都设初值为1  
    union semun su;  
    su.val = 1;  
    for (int i = 0; i < 5; ++i)  
        if (semctl(semid, i, SETVAL, su) == -1)  
            err_exit("semctl SETVAL error");  
  
    //创建四个子进程, 将每个进程的编号设定为no  
    pid_t pid;  
    unsigned short no = 0;  
    for (unsigned short i = 0; i < 4; ++i)  
    {  
        pid = fork();  
        if (pid == -1)  
            err_exit("fork error");  
        else if (pid == 0)  
        {  
            no = i+1;  
            break;  
        }  
    }  
  
    // 最后五个进程(4个子进程+1个父进程)都会汇集到此处,  
    // 每个进程代表着一个哲学家,编号no: 0~4  
    philosopher(no);  
  
    return 0;  
}  

0 0