模擬PV操作同步機(jī)構(gòu)且用PV操作解決生產(chǎn)者——消費(fèi)者問題

1、實(shí)驗(yàn)四：同步機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué) 院： 專業(yè)班級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)：一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：模擬實(shí)現(xiàn)用同步機(jī)構(gòu)避免發(fā)生進(jìn)程執(zhí)行時(shí)可能出現(xiàn)的與時(shí)間有關(guān)的錯(cuò)誤。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模哼M(jìn)程是程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上運(yùn)行的過程，進(jìn)程是并發(fā)執(zhí)行的，也即系統(tǒng)中的多個(gè)進(jìn)程輪流地占用處理器運(yùn)行。我們把若干個(gè)進(jìn)程都能進(jìn)行訪問和修改的那些變量稱為公共變量。由于進(jìn)程是并發(fā)地執(zhí)行的，所以，如果對(duì)進(jìn)程訪問公共變量不加限制，那么就會(huì)產(chǎn)生“與時(shí)間有關(guān)”的錯(cuò)誤，即進(jìn)程執(zhí)行后所得到的結(jié)果與訪問公共變量的時(shí)間有關(guān)。為了防止這類錯(cuò)誤，系統(tǒng)必須要用同步機(jī)構(gòu)來控制進(jìn)程對(duì)公共變量的訪問。一般說，同步機(jī)構(gòu)是由若干條原語同步原語所組成。本實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生模擬PV操作同步

2、機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，模擬進(jìn)程的并發(fā)執(zhí)行，了解進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行時(shí)同步機(jī)構(gòu)的作用。三、實(shí)驗(yàn)題目：模擬PV操作同步機(jī)構(gòu)，且用PV操作解決生產(chǎn)者消費(fèi)者問題。四、此次用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)如下： typedef struct Pcb char name10; /進(jìn)程名char state10; /運(yùn)行狀態(tài)char reason10; /若阻塞，其原因int breakp; /斷點(diǎn)保護(hù)struct Pcb *next; /阻塞時(shí)的順序進(jìn)程名狀態(tài)等待原因斷點(diǎn)后繼進(jìn)程 Pcb,*link; 進(jìn)程控制塊結(jié)構(gòu) 定義兩個(gè)進(jìn)程： link p1;/生產(chǎn)者進(jìn)程，link c1;/消費(fèi)者進(jìn)程。pc程序計(jì)數(shù)器和link ready; 就緒

3、隊(duì)列，link b_s1; s1阻塞隊(duì)列，link b_s2; s2阻塞隊(duì)列。五、實(shí)驗(yàn)源代碼：分為四個(gè)頭文件。1、a.h頭文件代碼如下：#include #include #include /* malloc()等 */ #include /* INT_MAX等 */ #include /* EOF(=Z或F6),NULL */ #include /* atoi() */ #include /* eof() */ #include /* floor(),ceil(),abs() */ #include /* exit() */ #include using namespace std; #in

4、clude #define BUF 10 /緩存的大小 #define MAX 20 /最大可以輸入的字符2、b.h頭文件代碼如下：/數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義和全局變量typedef struct Pcb char name10; /進(jìn)程名char state10; /運(yùn)行狀態(tài)char reason10; /若阻塞，其原因int breakp; /斷點(diǎn)保護(hù)struct Pcb *next; /阻塞時(shí)的順序Pcb,*link;int s1,s2; /信號(hào)量link p1;/生產(chǎn)者進(jìn)程link c1;/消費(fèi)者進(jìn)程char strMAX; /輸入的字符串char bufferBUF; /緩沖池int len;

5、 /輸入長度int sp=0; /string的指針int in=0; /生產(chǎn)者指針int out=0; /消費(fèi)者指針char temp; /供打印的臨時(shí)產(chǎn)品char rec_pMAX;/生產(chǎn)記錄int rp1=0;/生產(chǎn)記錄指針char rec_cMAX;/消費(fèi)記錄int rp2=0;/消費(fèi)記錄指針link ready; /就緒隊(duì)列l(wèi)ink b_s1; /s1阻塞隊(duì)列l(wèi)ink b_s2; /s2阻塞隊(duì)列int pc; /程序計(jì)數(shù)器int count; /字符計(jì)數(shù)器int con_cnt; /消費(fèi)計(jì)數(shù)器3、c.h頭文件代碼如下：void init(); /初始化void p(int s); /

6、P操作void v(int s); /V操作void block(int s);/阻塞函數(shù)void wakeup(int s);/喚醒函數(shù)void control(); /處理機(jī)調(diào)度void processor();/處理機(jī)執(zhí)行void print(); /打印函數(shù)void init() /初始化s1=BUF;s2=0;p1=(link)malloc(sizeof(Pcb);/建立新的結(jié)點(diǎn),并初始化為生產(chǎn)者strcpy(p1-name,Producer);strcpy(p1-state,Ready);strcpy(p1-reason,Null);p1-breakp=0;p1-next=NULL

7、;c1=(link)malloc(sizeof(Pcb);/建立新的結(jié)點(diǎn),并初始化為消費(fèi)者strcpy(c1-name,Consumer);strcpy(c1-state,Ready);strcpy(c1-reason,Null);c1-breakp=0;c1-next=NULL;ready=p1;ready-next=c1;/初始化為生產(chǎn)進(jìn)程在前，消費(fèi)進(jìn)程在后c1-next=NULL;b_s1=NULL;b_s2=NULL;/阻塞進(jìn)程為NULLpc=0;con_cnt=0; /消費(fèi)計(jì)數(shù)器void p(int s)if(s=1) /p(s1)s1-;if(s1breakp=pc; /保存斷點(diǎn)e

8、lse /p(s2)s2-;if(s2breakp=pc; /保存斷點(diǎn)void v(int s)if(s=1) /v(s1)s1+;if(s1breakp=pc; /保存斷點(diǎn)else /v(s2)s2+;if(s2breakp=pc; /保存斷點(diǎn)void block(int s)/阻塞函數(shù)的定義link p;int num1=0;int num2=0;if(s=1)/生產(chǎn)進(jìn)程strcpy(p1-state,Block);/改變狀態(tài)strcpy(p1-reason,S1);/說明原因p=b_s1;while(p)num1+;p=p-next;/p的值為NULL,表示隊(duì)尾if(!b_s1)b_s1

9、=p1;elsep=p1;p1-next=NULL;printf(t* p1生產(chǎn)進(jìn)程阻塞了!n);ready-breakp=pc; /保存斷點(diǎn)ready=ready-next;/在就緒隊(duì)列中去掉,指向下一個(gè)num1+;else/消費(fèi)進(jìn)程strcpy(c1-state,Block);strcpy(c1-reason,S2);p=b_s2;while(p)num2+;p=p-next;/p的值為NULL,表示隊(duì)尾if(!b_s2)b_s2=c1;elsep=c1;ready-breakp=pc; /保存斷點(diǎn)ready=ready-next;/在就緒隊(duì)列中去掉,指向下一個(gè)c1-next=NULL;p

10、rintf(t* c1消費(fèi)進(jìn)程阻塞了!n);num2+;printf(t* 阻塞的生產(chǎn)進(jìn)程個(gè)數(shù)為:%dn,num1);printf(t* 阻塞的消費(fèi)進(jìn)程個(gè)數(shù)為:%dn,num2);void wakeup(int s)/喚醒函數(shù)的定義link p;link q=ready;if(s=1) /喚醒b_s1隊(duì)首進(jìn)程,生產(chǎn)進(jìn)程隊(duì)列p=b_s1;b_s1=b_s1-next;/阻塞指針指向下一個(gè)阻塞進(jìn)程strcpy(p-state,Ready);strcpy(p-reason,Null);while(q)/插入就緒隊(duì)列q=q-next;q=p;p-next=NULL;printf(t* p1生產(chǎn)進(jìn)程喚醒

11、了!n);else /喚醒b_s2隊(duì)首進(jìn)程,消費(fèi)進(jìn)程隊(duì)列p=b_s2;b_s2=b_s2-next;/阻塞指針指向下一個(gè)阻塞進(jìn)程strcpy(p-state,Ready);strcpy(p-reason,Null);while(q-next)/插入就緒隊(duì)列q=q-next;q-next=p;p-next=NULL;printf(t* c1消費(fèi)進(jìn)程喚醒了!n);void control() /處理器調(diào)度程序int rd;int num=0;link p=ready; if(ready=NULL) /若無就緒進(jìn)程,結(jié)束return;while(p) /統(tǒng)計(jì)就緒進(jìn)程個(gè)數(shù)num+;p=p-next;/

12、最終p變?yōu)镹ULLprintf(t* 就緒進(jìn)程個(gè)數(shù)為:%dn,num);time_t t; srand(unsigned) time(&t);rd=rand()%num;/隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)if(rd=1)p=ready;ready=ready-next;ready-next=p;p-next=NULL;strcpy(ready-state,Run);strcpy(ready-next-state,Ready);else strcpy(ready-state,Run);pc=ready-breakp;void processor() /模擬處理器指令執(zhí)行if(strcmp(ready-name

13、,Producer)=0) /當(dāng)前進(jìn)程為生產(chǎn)者switch(pc) case 0:/produceprintf(t* 生產(chǎn)者生產(chǎn)了字符%cn,strsp);rec_prp1=strsp;/添加到生產(chǎn)記錄 sp=(sp+1)%len;pc+;ready-breakp=pc; /保存斷點(diǎn)break;case 1: /p(s1)pc+;p(1);break;case 2: /putbufferin=rec_prp1; /放到緩沖區(qū)printf(t* %c字符成功入駐空緩存!n,bufferin);rp1+; in=(in+1)%BUF;pc+;ready-breakp=pc; /保存斷點(diǎn)break;

14、case 3: /v(s2)pc+;printf(t* 釋放一個(gè)s2信號(hào)n);v(2);break;case 4:/goto01 printf(t* 生產(chǎn)進(jìn)程goto 0 操作n);pc=0;count-; /剩余字符個(gè)數(shù)減1printf(t* 剩余字符count=%d個(gè)n,count);ready-breakp=pc; /保存斷點(diǎn)if(countstate,Stop);strcpy(p1-reason,Null);ready-breakp=-1;ready=ready-next;/在就緒隊(duì)列中去掉 else /當(dāng)前進(jìn)程為消費(fèi)者switch(pc)case 0: /p(s2)pc+;p(2);

15、 break;case 1: /getprintf(t* 消費(fèi)者取字符!n);temp=bufferout;out=(out+1)%BUF;pc+;ready-breakp=pc; /保存斷點(diǎn)break;case 2: /v(s1)pc+;printf(t* 釋放一個(gè)s1n);v(1);break;case 3: /consumeprintf(t* 消費(fèi)了字符%cn,temp);rec_crp2=temp;/添加到消費(fèi)記錄rp2+;con_cnt+;if(con_cnt=len)strcpy(c1-state,Stop);/完成態(tài)c1-breakp=-1;return;pc+;ready-br

16、eakp=pc; /保存斷點(diǎn)break;case 4: /goto0printf(t* 消費(fèi)進(jìn)程goto 0 操作n);pc=0;ready-breakp=pc; /保存斷點(diǎn)void print()int i,j;printf(生產(chǎn)者消費(fèi)者模擬n);printf(* 模擬過程的字符串為:t);printf(%sn,&str);printf(* 已生產(chǎn):);for(j=0;j=rp1;j+)printf(%c,rec_pj);printf(n* 空緩存:);for(j=rp2;j=rp1;j+)printf(%c,bufferj);printf(n* 已消費(fèi):);for(j=0;jname,p1-state,p1-reason,p1-breakp);printf(%st%st%stt%dn,c1-name,c1-state,c1-reason,c1-breakp);printf(n);printf(1.繼續(xù) 0.退出n);scanf(%d,&i);if(i=0)exit(0);4、main頭文件代碼如下：#include a.h#include b.h#include c.hvoid main()printf(*生產(chǎn)者消