目录

前言

1 实验题目

2 实验目的

3 实验内容

3.1 步骤

3.2 关键代码

3.2.1 定义读者写者信号量

3.2.2 创建读者写者线程

3.2.3 读者线程

3.2.4 写者线程

4 实验结果与分析

5 代码

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前言

        本实验为课设内容，博客内容为部分报告内容，仅为大家提供参考，请勿直接抄袭，另外，本次实验所用平台是dev c++5.11

1 实验题目

        实验九 基于信号量机制的并发程序设计

2 实验目的

       (1) 回顾操作系统进程、线程的有关概念，针对经典的同步、互斥、死锁与饥饿问题进行并发

程序设计。

        (2) 了解互斥体对象，利用互斥与同步操作编写读者-写者问题的并发程序，加深对 P (即

semWait)、V(即 semSignal)原语以及利用 P、V 原语进行进程间同步与互斥操作的理解。

        (3) 理解 Linux 支持的信息量机制，利用 IPC 的信号量系统调用编程实现哲学家进餐问题。

3 实验内容

3.1 步骤

        根据实验五中所熟悉的 P、V 原语对应的实际 Windows API 函数，并参考教材中读者-写者问题的算法原理，尝试利用 Windows API 函数实现第一类读者-写者问题（读者优先）。

3.2 关键代码

3.2.1 定义读者写者信号量

semW = CreateSemaphore(NULL,1,writerNum,NULL);semR = CreateSemaphore(NULL,1,readerNum,NULL);

3.2.2 创建读者写者线程

//创建写线程for (int i=0; i<writerNum; ++i) {hThreads[i]=CreateThread(NULL,0,Writer,NULL,0,&writerID[i]);if (hThreads[i]==NULL) return -1;}
//创建读者线程for (int i=0; i<readerNum; ++i) {hThreads[writerNum+i]=CreateThread(NULL,0,Reader,NULL,0,&readerID[i]);if (hThreads[i]==NULL) return -1;}

3.2.3 读者线程

//读者
DWORD WINAPI Reader(LPVOID lpPara) {while(p_ccontinue) {WaitForSingleObject(semR,INFINITE);//P(semR);readCount++;if(readCount==1) {WaitForSingleObject(semW,INFINITE); //p(semW);}read();ReleaseSemaphore(semR,1,NULL);//V(semR);WaitForSingleObject(semR,INFINITE);//P(semR);readCount--;if(readCount==0) {ReleaseSemaphore(semW,1,NULL); //V(semW);}ReleaseSemaphore(semR,1,NULL);Sleep(1500);}return 0;
}

3.2.4 写者线程

//写者
DWORD WINAPI Writer(LPVOID lpPara) {while(p_ccontinue) {WaitForSingleObject(semW,INFINITE); //p(semW);writeCount++;write();ReleaseSemaphore(semW,1,NULL); //V(semW);WaitForSingleObject(semW,INFINITE); //p(semW);writeCount--;ReleaseSemaphore(semW,1,NULL); //V(semW);Sleep(1500);}return 0;
}

4 实验结果与分析

下面的两张图片是两次运行程序的控制台输出结果，我定义了3个读者，2个写者，通过图片上的输出可以看出，读者必须全部读完时才会唤醒写者写数据，对写者来说，不需要全部写者写完数据后才可以被读者读取数据，即有读者时，读者先运行，读者全部运行完之后才运行写者，无读者时写者运行，体现了读者优先。

图1.1 读者优先结果1

图1.2 读者优先结果2

5 代码

#include <windows.h>
#include <iostream>const unsigned short writerNum = 2;//写者数量 
const unsigned short readerNum = 3;//读者数量 
unsigned short Word = 0; //数据 bool p_ccontinue = true; //控制程序结束
HANDLE semW; //用于写者线程间的互斥
HANDLE semR; //用于读者线程间的互斥DWORD WINAPI Writer(LPVOID); //读者线程
DWORD WINAPI Reader(LPVOID); //写者线程int readCount;//读者编号 
int writeCount; //写者编号 int main() {readCount=0;writeCount=0;
//创建各个互斥信号
//注意，互斥信号量和同步信号量的定义方法不同，互斥信号量调用的是 CreateMutex 函数，
//同步信号量调用的是 CreateSemaphore 函数，函数的返回值都是句柄。semW = CreateSemaphore(NULL,1,writerNum,NULL);semR = CreateSemaphore(NULL,1,readerNum,NULL);//总的线程数const unsigned short THREADS_COUNT = writerNum+readerNum;HANDLE hThreads[THREADS_COUNT]; //各线程的 handleDWORD writerID[writerNum]; //读者线程的标识符DWORD readerID[readerNum]; //写者线程的标识符
//创建写线程for (int i=0; i<writerNum; ++i) {hThreads[i]=CreateThread(NULL,0,Writer,NULL,0,&writerID[i]);if (hThreads[i]==NULL) return -1;}
//创建读者线程for (int i=0; i<readerNum; ++i) {hThreads[writerNum+i]=CreateThread(NULL,0,Reader,NULL,0,&readerID[i]);if (hThreads[i]==NULL) return -1;}while(p_ccontinue) {if(getchar()) { //按回车后终止程序运行p_ccontinue = false;}}return 0;
}
//写一个字。简单模拟了一下，仅输出字的 ID 号
void write() {std::cout <<std::endl << "写者" << writeCount << "，正在";std::cout << "Writing 第" << ++Word << "个字...";std::cout << "Succeed" << std::endl;
}//读一个字
void read() {std::cout <<std::endl << "读者" << readCount << "，正在";std::cout << "Reading 第" << Word << "个字... ";std::cout << "Succeed" << std::endl;
}
//写者
DWORD WINAPI Writer(LPVOID lpPara) {while(p_ccontinue) {WaitForSingleObject(semW,INFINITE); //p(semW);writeCount++;write();ReleaseSemaphore(semW,1,NULL); //V(semW);WaitForSingleObject(semW,INFINITE); //p(semW);writeCount--;ReleaseSemaphore(semW,1,NULL); //V(semW);Sleep(1500);}return 0;
}
//读者
DWORD WINAPI Reader(LPVOID lpPara) {while(p_ccontinue) {WaitForSingleObject(semR,INFINITE);//P(semR);readCount++;if(readCount==1) {WaitForSingleObject(semW,INFINITE); //p(semW);}read();ReleaseSemaphore(semR,1,NULL);//V(semR);WaitForSingleObject(semR,INFINITE);//P(semR);readCount--;if(readCount==0) {ReleaseSemaphore(semW,1,NULL); //V(semW);}ReleaseSemaphore(semR,1,NULL);Sleep(1500);}return 0;
}