实验-进程同步与互斥

实验内容：
1.实验目的和要求

(1)理解生产者/消费者模型及其同步/互斥规则。
(2)了解Windows同步对象及其特性。
(3)熟悉实验环境,掌握相关API的使用方法。
(4)设计程序,实现生产者/消费者进程的同步与互斥。

2.实监内容
在Visual C++ 6.0集成开发环境下使用C语言,利用相应的Win32 API函数,以生产者/消费者模型为依据,创建一个控制台进程,在该进程中创建n个进程模拟生产者和消费者,实现进程的同步与互斥。
3.实验原理与提示
进程数据结构:每个进程有一个进程控制块(PCB)表示。进程控制块可以包含如下信息:进程类型标号,进程系统号,进程状态(本程序未用),进程产品(字符),进程链指针等。系统开辟了一个缓冲区,大小由buffersize指定。程序中有三个链队列,一个链表。一个就绪队列(ready),两个等待队列:生产者等待队列( producer);消费者等待队列(consumer)。一个链表(over),用于收集已经运行结束的进程。
本程序通过函数模拟信号量的原子操作。
算法的文字描述:

(1由用户指定要产生的进程及其类别,存入就绪队列。
(2)调度程序从就绪队列中提取一个就绪进程运行,如果申请的资源不存在则进入相应的等待队列,调度程序调度就绪队列中的下一个进程﹔进程运行结束时,会检查相应的等待队列,激活等待队列中的进程进入就绪队列;运行结束的进程进人over链表。重复这一过程直至就绪队列为空。
(3)程序询问是否要继续?如果要继续转至(1)开始执行,否则退出程序。

参考代码

#include 
#include 
#define buffersize 5						//假设有5个缓冲区
int processnum=0;							//初始化产品数量
struct pcb									/* 定义进程控制块PCB*/	
{int flag;int numlabel;char product;char state;struct pcb*processlink;
}*exe=NULL,*over=NULL;
typedef struct pcb PCB;
PCB* readyhead=NULL,* readytail=NULL;
PCB* consumerhead=NULL,* consumertail=NULL;
PCB* producerhead=NULL,* producertail=NULL;
int productnum=0;												//产品数量
int full=0,empty=buffersize;									//信号量
char buffer[buffersize];										//缓冲区
int bufferpoint=0;												//缓冲区指针
void linklist(PCB * p,PCB* listhead)							//创建就绪队列
{PCB*cursor=listhead;while(cursor->processlink!=NULL){cursor=cursor->processlink;}cursor->processlink=p;
}
void freelink(PCB* linkhead)
{PCB* p;while(linkhead!=NULL){p=linkhead;linkhead=linkhead->processlink;free(p);}
}
void linkqueue(PCB* process,PCB** tail)				//初始化队列
{if((*tail)!=NULL){(*tail)->processlink=process;(*tail)=process;}else{printf("队列未初始化！");}
}
PCB* getq(PCB*head,PCB** tail)
{PCB* p;p=head->processlink;if(p!=NULL){head->processlink=p->processlink;p->processlink=NULL;if(head->processlink == NULL) (* tail)=head;}else return NULL;return p;
}
bool processproc()											//初始化进程
{int i,f,num;char ch;PCB* p=NULL;PCB** p1=NULL;printf("\n 请输入希望产生的进程个数：");scanf("%d",&num);getchar();for(i=0;i<num;i++){printf("\n请输入您要产生的进程：输入 1为生产者进程；输入2为消费者进程\n");scanf("%d",&f);getchar();p=(PCB* )malloc(sizeof(PCB));if(!p){printf("内存分配失败");return false;}p->flag=f;processnum++;p->numlabel=processnum;p->state='w';p->processlink=NULL;if(p->flag==1){printf("您要产生的进程是生产者，它是第%d个进程。请您输入您要该进程产生的字符：\n",processnum);scanf("%c",&ch);getchar();p->product=ch;productnum++;printf("您要该进程产生的字符是%c\n",p->product);}else{printf("您要产生的进程是消费者，它是第%d个进程。\n",p->numlabel);}linkqueue(p,&readytail);}return true;
}
bool hasElement(PCB* pro)							//判断队列中是否有进程存在
{if(pro->processlink== NULL) return false;else return true;
}
bool waitempty()										//判断生产者等待队列是否为空
{if(empty<=0){printf("进程%d:缓冲区存数，缓冲区满，该进程进入生产者等待队列\n",exe->numlabel);linkqueue(exe,&producertail);return false;}else{empty--; return true;}
}
void signalempty()											//唤醒生产者进程
{PCB* p;if(hasElement(producerhead)){p=getq(producerhead,&producertail);linkqueue(p,&readytail);printf("等待中的生产者进程进入就绪队列，它的进程号是%d\n",p->numlabel);}empty++;
}
bool waitfull()										//判断消费者等待队列是否为满
{if(full<=0){printf("进程%d缓冲区取数，缓冲区空，该进程进入消费者等待队列\n",exe->numlabel);linkqueue(exe,&consumertail);return false;}else{ full--;  return true;}
}
void signalfull()									//唤醒消费者进程
{PCB* p;if(hasElement(consumerhead)){p=getq(consumerhead,&consumertail);linkqueue(p,&readytail);printf("等待中的消费者进程进入就绪队列，它的进程号是%d\n",p->numlabel);}full++;
}
void producerrun()						//生产者进程
{if(!waitempty()) return;printf("进程%d开始向缓冲区存数%c\n",exe->numlabel,exe->product);buffer[bufferpoint]=exe->product;bufferpoint++;printf("进程%d向缓冲区存数操作结束\n",exe->numlabel);signalfull();linklist(exe,over);
}
void comsuerrun()						//消费者进程
{if(!waitfull()) return;printf("进程%d开始向缓冲区取数\n",exe->numlabel);exe->product=buffer[bufferpoint-1];bufferpoint--;printf("进程%d向缓冲区取数操作结束，取数是%c\n",exe->numlabel,exe->product);signalempty();linklist(exe,over);
}
void display(PCB* p)								//显示进程
{p=p->processlink;while(p!=NULL){printf("进程%d,它是一个",p->numlabel);p->flag==1? printf("生产者\n"):printf("消费者\n");p=p->processlink;}
}
void main()
{char terminate;bool element;printf("你想开始程序吗？（y/n）");scanf("%c",&terminate);getchar();readyhead=(PCB* )malloc(sizeof(PCB));			//初始化队列if(readyhead ==NULL) return;readytail=readyhead;readyhead->flag=3;readyhead->numlabel=processnum;readyhead->state='w';readyhead->processlink=NULL;consumerhead=(PCB* )malloc(sizeof(PCB));if(consumerhead==NULL) return;consumertail=consumerhead;consumerhead->processlink=NULL;consumerhead->flag=4;consumerhead->numlabel=processnum;consumerhead->state='w';consumerhead->processlink=NULL;producerhead=(PCB*)malloc(sizeof(PCB));if(producerhead==NULL) return;producertail=producerhead;producerhead->processlink=NULL;producerhead->flag=5;producerhead->numlabel=processnum;producerhead->state='w';producerhead->processlink=NULL;over=(PCB*)malloc(sizeof(PCB));if(over==NULL)return;over->processlink=NULL;while(terminate=='y'){if(!processproc()) break;element=hasElement(readyhead);while(element){exe=getq(readyhead,&readytail);printf("进程%d申请运行，它是一个",exe->numlabel);exe->flag==1? printf("生产者\n"):printf("消费者\n");if(exe->flag==1) producerrun();else comsuerrun();element=hasElement(readyhead);}printf("就绪队列没有进程\n");if(hasElement(consumerhead)){printf("就绪队列没有进程\n");if(hasElement(consumerhead)){printf("消费者等待队列中有进程:\n");display(consumerhead);}else {printf("消费者等待队列中没有进程\n");}if(hasElement(producerhead)){printf("生产者等待队列中有进程:\n");display(producerhead);}else{printf("生产者等待队列中没有进程\n");}printf("你想继续吗？(press 'y'for on)");scanf("%c",&terminate);getchar();}printf("\n\n进程模拟完成.\n");freelink(over);							//释放空间over=NULL;freelink(readyhead);readyhead=NULL;readytail=NULL;freelink(consumerhead);consumerhead=NULL;consumertail=NULL;freelink(producerhead);producerhead=NULL;producertail=NULL;getchar();}
}

实验结果：

本文来自互联网用户投稿，文章观点仅代表作者本人，不代表本站立场，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处。 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请点击【内容举报】进行投诉反馈！