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信号量（上）实验

news 2025/8/27 5:48:04

实验1：解决订票终端的临界区管理
订票终端是解决冲突问题，所以信号量的值是1
在这里插入图片描述

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <semaphore.h>
int ticketAmout = 2;
// 票的数量: 全局变量
sem_t mutex;
// 定义信号量mutex
void* ticketAgent(void*arg){sem_wait(&mutex);
// 执行P操作
int t = ticketAmout;
if (t > 0){
printf("One ticket sold\n");
t--;
}else{
printf("Ticket sold out\n");
}
ticketAmout = t;
sem_post(&mutex);
// 执行V操作
pthread_exit(0);
}
int main(intargc, char const*agrv[]){
pthread_t ticketAgent_tid[2];
sem_init(&mutex, 0, 1);
// 初始化信号量
for(int i = 0; i < 2; i++){
pthread_create(ticketAgent_tid+i, NULL, ticketAgent, NULL);
}
for (int i = 0; i < 2; i++){
pthread_join(ticketAgent_tid[i], NULL);
}
sleep(1);
printf("The left ticket is %d\n", ticketAmout);
sem_destroy(&mutex);
// 销毁信号量
return 0;
}

在这里插入图片描述
不进行V操作，造成死锁

第二个进程无限busy waiting。

在这里插入图片描述

实验2：一般信号量观察
我们现在有5个线程，但是只有两份资源可用；我们通过信号量去模拟这一种情况，将信号量的值初始化为2

我们先来看一种情况，当没有信号量进行控制的时候

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <semaphore.h>
void* cars(void* argc){
printf("(%lu) I INTEND to pass the fork\n",pthread_self());
sleep(1);
printf("(%lu) I am AT the fork\n",pthread_self());
sleep(1);
printf("(%lu) I have PASSED the fork\n",pthread_self());
sleep(1);
pthread_exit(0);
}
int main(int argc, char const* agrv[]){
pthread_t tid[5];
for (int i = 0; i < 5; i++){
pthread_create(tid+i, NULL, cars, NULL);
}
for (int i = 0; i < 5; i++){
pthread_join(tid[i], NULL);
}
return 0;
}

在这里插入图片描述可以看到每五个进程都同时占用了临界区的通道，也就是临界区同时运行了五个进程，这个是有问题的

我们梳理一下逻辑，input是进入程序，at fork 和 passed fork是分支产生（冲突或者同步），所以at 和 passed这段区域是临界区，代码如下：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <semaphore.h>
sem_t road;
void* cars(void* argc){    
printf("(%u) I INTEND to pass the fork\n",pthread_self());    
sleep(1);    
sem_wait(&road); // 执行P操作   
printf("(%u) I am AT the fork\n",pthread_self());    
sleep(1);    
printf("(%u) I have PASSED the fork\n",pthread_self());    
sleep(1);    
sem_post(&road); // 执行V操作    
pthread_exit(0);
}
int main(int argc, char const* agrv[]){  
pthread_t tid[5];    
sem_init(&road, 0, 2);    
for (int i = 0; i < 5; i++){        
pthread_create(tid+i, NULL, cars, NULL);    
}    
for (int i = 0; i < 5; i++){       
pthread_join(tid[i], NULL);   
}    
sem_destroy(&road);    
return 0;}