- 编程练习-题目来源于宋劲杉《linuxc》
哲学家就餐问题。这是由计算机科学家Dijkstra提出的经典死锁场景。
原版的故事里有五个哲学家(不过咱们写的程序能够有N个哲学家)，这些哲学家们只做两件事－－思考和吃饭，他们思考的时候不须要任何共享资源，然而吃饭的时候就必须应用餐具，而餐桌上的餐具是无限的，原版的故事里，餐具是叉子，吃饭的时候要用两把叉子把面条从碗里捞进去。很显然把叉子换成筷子会更正当，所以：一个哲学家须要两根筷子能力吃饭。
当初引入问题的要害：这些哲学家很穷，只买得起五根筷子。他们坐成一圈，两个人的两头放一根筷子。哲学家吃饭的时候必须同时失去左手边和右手边的筷子。如果他身边的任何一位正在应用筷子，那他只有等着。
假如哲学家的编号是A、B、C、D、E，筷子编号是1、2、3、4、5，哲学家和筷子围成一圈如下图所示：
图 35.2. 哲学家问题
每个哲学家都是一个独自的线程，每个线程循环做以下动作：思考rand()%10秒，而后先拿左手边的筷子再拿右手边的筷子（筷子这种资源能够用mutex示意），有任何一边拿不到就始终等着，全拿到就吃饭rand()%10秒，而后放下筷子。
编写程序仿真哲学家就餐的场景：
Philosopher A fetches chopstick 5Philosopher B fetches chopstick 1Philosopher B fetches chopstick 2Philosopher D fetches chopstick 3Philosopher B releases chopsticks 1 2Philosopher A fetches chopstick 1Philosopher C fetches chopstick 2Philosopher A releases chopsticks 5 1...解决方案参考自https://blog.csdn.net/theLost...
1 #include<stdio.h> 2 #include<stdlib.h> 3 #include<malloc.h> 4 #include<time.h> 5 #include<unistd.h> 6 #include<pthread.h> 7 #include<semaphore.h> 8 9 #define NUM 5 10 11 sem_t chopsticks[NUM];//sem_t信号量参数，示意每根快筷子最多只能同时被一人拿起 12 sem_t r;//拿起左筷子的信号量参数，只能同时有4人拿起左筷子，否则后产生死锁 13 int philosophers[NUM] = {0,1,2,3,4};//哲学家数组，示意5位哲学家0,1,2,3,4, 14 15 pthread_mutex_t chops[NUM];//互斥量即锁的控制变量 16 17 //int Islocked[NUM] = {0};//本人实现互斥锁须要的控制变量数组 18 //多个线程同时调用通常的swap函数的时候容易产生指令错排从而影响后果 19 //而咱们应用intel X86的指令集中提供了替换两数的指令xchg，寄存器管制不会呈现并发的状况 20 //void xchg(int *x,int *y){//汇编中的替换指令 21 // __asm__("xchgl %0, %1" : "=r" (*x) : "m" (*y)); 22 //} 23 24 //外围函数(利用信号量管制最多4集体拿起左筷子来杜绝死锁的产生) 25 void *philosopher(void *arg){//arg由init函数的第四个参数传递而来 26 int i = *((int *)arg);//i代表第i个哲学家 27 int left = i;//右边的筷子设为i 28 int right = (i+1)%NUM;//循环队列构造,左边筷子设为i+1 29 //int leftkey;//本人实现左互斥锁须要的key变量 30 //int rightkey;//本人实现右互斥锁须要的key变量 31 while(1){ 32 //leftkey = 1; 33 //rightkey = 1; 34 35 printf("哲学家%d正在思考\n",i); 36 sleep(rand()%NUM);//过程挂起一段时间，代表思考了一会 37 38 printf("哲学家%d饿了\n",i); 39 40 sem_wait(&r);//信号量r - 1(若r=0则挂起期待，r>0则能够取得线程资源执行后续操作，r不会<0) 41 sem_wait(&chopsticks[left]);//留神每个chopsticks的信号量只有1个 42 pthread_mutex_lock(&chops[left]); 43 //do{ 44 //xchg(&leftkey,&Islocked[left]);//此时leftkey为非1，会将1替换给Islocked[left] 45 //于是第二个线程进来时就会阻塞在do_while循环实现临界资源的锁定。即linux外面的mutex性能 46 //}while(leftkey); 47 printf("哲学家%d拿起了%d号筷子,当初只有一支筷子,不能进餐\n",i,left); 48 49 //do{ 50 //xchg(&rightkey,&Islocked[right]); 51 //}while(rightkey); 52 sem_wait(&chopsticks[right]); 53 pthread_mutex_lock(&chops[right]); 54 printf("哲学家%d拿起了%d号筷子,当初只有两支筷子,开始进餐\n",i,right); 55 sleep(rand()%NUM);//过程挂起一段时间，代表吃了一段时间完结 56 57 //Islocked[left] = 0;//以后一个拿左筷子信号执行完就能够让第二个线程进入 58 sem_post(&chopsticks[left]); 59 pthread_mutex_unlock(&chops[left]); 60 printf("哲学家%d放下了%d号筷子\n",i,left); 61 62 //Islocked[right] = 0;//以后一个拿左筷子信号执行完就能够让第二个线程进入 63 sem_post(&chopsticks[right]); 64 pthread_mutex_unlock(&chops[right]); 65 printf("哲学家%d放下了%d号筷子\n",i,right); 66 67 sem_post(&r);//开释资源，信号量+1，于是能够同时唤醒挂起期待信号量>0的线程 68 69 } 70 } 71 int main(int argc,char **argv){ 72 srand(time(NULL)); 73 pthread_t PHD[NUM];//要开拓的线程组 74 75 int i= 0; 76 for(i = 0;i < NUM; i++){ 77 sem_init(&chopsticks[i],0,1);//信号量初始化，每只筷子只能同时被拿起一次 78 } 79 sem_init(&r,0,4);//信号量控制变量r,管制同时拿起左筷子的信号不能超过4 80 81 int j = 0; 82 for(j = 0; j < NUM; j++){ 83 pthread_mutex_init(&chops[j],NULL);//互斥锁的初始化 84 } 85 86 int k = 0; 87 for(k = 0; k < NUM; k++){ 88 pthread_create(&PHD[k],NULL,philosopher,&philosophers[k]);//创立5个哲学家的行为线程 89 } 90 91 int l = 0; 92 for(l = 0; l < NUM; l++){ 93 pthread_join(PHD[l],NULL);//期待每个线程终止，将这些线程由终止态变为detach态并发出线程所占用的资源 94 } 95 96 int m = 0; 97 for(m = 0; m < NUM; m++){ 98 sem_destroy(&chopsticks[m]);//开释变量所占用的信号量相干资源 99 }100 sem_destroy(&r);//同上，开释左筷子监控占用的信号量资源101 102 int n = 0;103 for(n = 0; n < NUM; n++){104 pthread_mutex_destroy(&chops[n]);//销毁互斥锁，开释资源105 }106 107 return 0;108 }我这里是在linux环境下应用mutex实现，在windows环境下能够用正文掉的while-do-while循环来模仿实现互斥锁mutex,也能胜利运行失去后果！
gcc philosopher_mutex.c -o philosopher_mutex -lpthread
./philosopher