實(shí)驗(yàn)七——線程同步與多線程編程

1、實(shí)驗(yàn)七 線程同步與多線程編程實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 了解系統(tǒng)中線程同步的基本原理。2. 了解和熟悉多線程編程和線程訪問(wèn)控制實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟:1. 生產(chǎn)者和消費(fèi)者問(wèn)題: 截圖和分析源程序：程序代碼注釋：#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define FIFO myfifo#define N 5int lock_var;time_t end_time;char buf_r100; /定義 buf_r 數(shù)組表示緩沖區(qū)sem_t mutex,full,empty;/

2、 / 互斥信號(hào)量 mutex, 信號(hào)量 empty 表示緩沖池中空緩 沖區(qū)數(shù)量， full 表示滿緩沖區(qū)數(shù)量int fd;void producer(void *arg);void consumer(void *arg);int main(int argc,char *argv)pthread_t id1,id2;pthread_t mon_th_id;int ret;end_time=time(NULL)+10;/*create a named pipe*/創(chuàng)建管道 if(mkfifo(FIFO,0777|O_CREAT)0)&(errno!=EEXIST) printf(cannot cr

3、eat fifoservern); printf(Preparing for reading bytesn); memset(buf_r,0,sizeof(buf_r);/*open the pipe*/打開管道 fd=open(FIFO,O_RDWR|O_NONBLOCK,0); if(fd=-1) perror(open); exit(1);/*initialize the mutex to 1*/初始化互斥信號(hào)量和 empty,full 緩沖區(qū) ret=sem_init(&mutex,0,1); ret=sem_init(&empty,0,N); ret=sem_init(&full,0

4、,0);if(ret!=0) perror(sem_init);ret=pthread_create(&id1,NULL,(void*)producer,NULL);/創(chuàng)建 producer線程，創(chuàng)建成功返回 0if(ret!=0) perror(pthread create1);ret=pthread_create(&id2,NULL,(void*)producer,NULL); / 創(chuàng) 建 consumer 線程，創(chuàng)建成功返回 0if(ret!=0) perror(pthread create2);pthread_join(id1,NULL); /等待 producer 線程結(jié)束 pthr

5、ead_join(id2,NULL); /等待 consumer 線程結(jié)束 exit(0);void producer(void *arg)int i,nwrite; while(time(NULL)end_time) sem_wait(&empty); / 空緩沖區(qū)的信號(hào)量值減 1 sem_wait(&mutex); / 互斥信號(hào)量值減 1 變?yōu)?0，對(duì)資源鎖定 if(nwrite=write(fd,hello,5)=-1)if(errno=EAGAIN) printf(The FIFO has not been read yet, please try latern); elseprint

6、f(write hello to the FIFOn);sem_post(&mutex); / 互斥信號(hào)量值加 1 變回 1，釋放資源 sem_post(&full); / 滿緩沖區(qū)的信號(hào)量值加 1 sleep(1);void consumer(void *arg)int nwrite;while(time(NULL)end_time)sem_wait(&full); /滿緩沖區(qū)的信號(hào)量值減 1 sem_wait(&mutex); /互斥信號(hào)量值減 1 變?yōu)?0，對(duì)資源鎖定 if(nwrite=write(fd,hello,5)=-1)if(errno=EAGAIN)printf(The FI

7、FO has not been read yet, pleasetry latern);elseprintf(read hello to the FIFOn);sem_post(&mutex); /互斥信號(hào)量值加 1 變回 1sem_post(&empty); /空緩沖區(qū)的信號(hào)量值加 1，對(duì)資源釋放 sleep(1);程序分析：主函數(shù)的主要功能是創(chuàng)建管道，然后初始化緩沖區(qū)buf_r,之后再打開管道，初始化互斥信號(hào)量和 empty,full 緩沖區(qū)。之后再分別創(chuàng)建 producer線程和consumer線程。producer線程：先給空緩沖區(qū)的信號(hào)量值減1，互斥信號(hào)量值減1變?yōu)?，鎖定資源，打印

8、出“ write hello to the FIFO”。然后互斥信號(hào)量值加 1 變回 1，滿緩沖區(qū)的信號(hào)量值加 1。consumer線程：先給滿緩沖區(qū)的信號(hào)量值減1，互斥信號(hào)量值減1變?yōu)?，釋放資源，打印出“ read hello to the FIFO”。然后互斥信號(hào)量值加 1 變回 1，空緩沖區(qū)的信號(hào)量值加 1。 Consumer 函數(shù)代碼：int nwrite;while(time(NULL)end_time)sem_wait(&full);sem_wait(&mutex);if(nwrite=write(fd,hello,5)=-1)if(errno=EAGAIN)prin tf(Th

9、e FIFO has not bee n read yet, please try later n);elseprin tf(read hello to the FIFOn);sem_post (&m utex);sem_post (&empty); sleep(1); 將 red=pthread_create 中參數(shù)由 consumer 改為 producer ,運(yùn)行程序并分析結(jié)果：g J5B. 30*01 - SecureCRTL |D fx刪選頂 榷輔(T)TAO.)罄購(gòu)GOI 192 163 30 filmt wiile.ihile(Tins WLL) end_t ime)jeicva

10、it (4full;ssn_vait (ftnutei).if: (write=write f dj hello, 6) )=)if (errnc=EAGiIIpp r mtf (The FIFO hag not begh re ad yetj please try late r r/:1iviseprjnif匸冃箱“片1舍】1門 tn Thf； FTFOIt/)yeTi_pns+ l.&nutex)seni_pn3+ A pwpty)Q):1r jiiiGhrnJ, :新9TLj 29T7C 已寫人12Olway-Virtual-Machine: J ：gcc 一0 jmchengl jin

11、chenS. c -Iplbread1201ftual-Machine: J ./j incheng3Freparing for reading bytesvrit ehel 丄。tqitheFIFOvrit ehe丄丄。totheFIFOvrit ehellototheFIFOvrit ehellototheFIFOvrit ehellototheFIFO就錯(cuò)泛血；ftZS-ZK 2T j j NT行” 91列 W100遨于分析原因：當(dāng)線程2也改成執(zhí)行生產(chǎn)者函數(shù)時(shí)，整個(gè)程序就沒有消費(fèi)者線程了，而空緩沖池的最大容量N我們定義了 5,所以，在輸出五次“ write hello to the FI

12、FO ”之后，緩沖池已滿，而同時(shí)沒有消費(fèi)者線程去清空，就不再執(zhí)行生產(chǎn)者線程了，所以，最后程序的執(zhí)行結(jié)果就是打印出五句“ write hello to the FIFO2. 進(jìn)程，線程綜合運(yùn)用:程序分析:1.為程序給出注釋：#include #include int value=0;void *runner(void *param);*runner函數(shù)聲明int main(int argc, char* argv)int pid;pthread_t tid; /定義一個(gè)線程標(biāo)識(shí)符為tid pthread_attr_t attr; / 設(shè)定線程屬性 pthread_attr_t 的變量為 attr

13、 pid=fork(); / 為父進(jìn)程 fork 一個(gè)子進(jìn)程，返回值為 pid if(pid=0) / 子進(jìn)程的執(zhí)行內(nèi)容pthread_attr_init(&attr); /對(duì)線程屬性變量進(jìn)行初始化，使用默認(rèn)值pthread_create(&tid,&attr,runner,NULL); /創(chuàng)建一個(gè)標(biāo)識(shí)符 為 tid ，線程屬性為默認(rèn)值，線程運(yùn)行函數(shù)起始地址為 runner 的 線程pthread_join(tid,NULL); /使子進(jìn)程一直等待剛創(chuàng)建的 tid 線程運(yùn)行結(jié)束，才開始繼續(xù)運(yùn)行printf(CHILD:value=%dn,value);else if(pid0) /父進(jìn)程的執(zhí)行內(nèi)容wait(NULL); printf(PARENT:value=%dn,value);void *runner(void *param) / 自定義一個(gè)線程運(yùn)行函數(shù)，起始地址為 runnervalue=5;pthread_exit(0);2. 程序運(yùn)行結(jié)果分析：程序開始賦值給 value 為 0，而 pid 線進(jìn)程的運(yùn)行函數(shù) runner 任務(wù)是給 value 賦值為 5。之后在父進(jìn)程中 fork 一個(gè)子進(jìn)程，而子進(jìn)程執(zhí)行的內(nèi)容是：創(chuàng)建了 pid線程，用pthread_join()等待pid線程運(yùn)行結(jié)束。所以這時(shí)候，value值就變?yōu)榱?5所以程序先輸