day7 同步互斥

news2025/2/25 12:21:41

作业

1.将一个文件中的数据打印到终端上类似cat一个文件，要求如下

（1）a线程读取文件中的数据
（2）B线程将A线程读取到的数据打印到终端上
（3）文件打印完毕后，结束进程

方法1：用互斥锁和条件变量

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <pthread.h>
#include <errno.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
int flag=0;
char c;
struct info{
	int file_r;
	off_t size;
};
void* callback_A(void* arg)//arg=&copy
{

	struct info *info = (struct info *)arg;
	for(int i=0;i<info->size;i++)
	{
		//---------临界区－－－－－－－－－－－－
		//上锁
		pthread_mutex_lock(&mutex);
		if(0!=flag)
		{
			pthread_cond_wait(&cond,&mutex);
		}
		read(info->file_r,&c,1);
		flag=1;
		//---------------临界区－－－－－－－－－－
		pthread_cond_signal(&cond);
		//开锁
		pthread_mutex_unlock(&mutex);
	}
	pthread_exit(NULL);
}
void* callback_B(void* arg)
{
	struct info * info=(struct info *)arg;
	for(int i=0;i<info->size;i++)
	{
		//上锁
		pthread_mutex_lock;
		if(1!=flag)
		{
			//
			pthread_cond_wait(&cond,&mutex);
		}
		//写入终端
//		write(1,&c,1);
		printf("%c", c);
		flag=0;
		pthread_cond_signal(&cond);
		pthread_mutex_unlock(&mutex);
	}
	pthread_exit(NULL);
}
int main(int argc, const char *argv[])
{
	//打开文件
	struct info copy;
	copy.file_r = open("./sem.c",O_RDONLY);
	if(copy.file_r<0 )
	{
		perror("open");
		return -1;
	}
	//计算文件大小
	copy.size = lseek(copy.file_r,0,SEEK_END);
	//创建线程
	pthread_t tid1,tid2;
	if(pthread_create(&tid1,NULL,callback_A,&copy)!=0)
	{
		perror("callback_A create failed\n");
		return -1;
	}
	if(pthread_create(&tid2,NULL,callback_B,&copy)!=0)
	{
		perror("callback_B create failed\n");
		return -1;
	}
	//创建一个互斥锁
	if(pthread_mutex_init(&mutex,NULL)!=0)
	{
		perror("pthread_mutex_init error");
		return -1;
	}
	//创建一个条件标量
	if(pthread_cond_init(&cond,NULL)!=0)
	{
		perror("pthread_cond_init error");
		return -1;
	}
	pthread_join(tid1,NULL);
	pthread_join(tid2,NULL);
	//销毁互斥所
	pthread_mutex_destroy(&mutex);
	//销毁条件变量
	pthread_cond_destroy(&cond);
	//关闭文件
	close(copy.file_r);
	return 0;
}

方法2：用信号量

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <pthread.h>
#include <errno.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <semaphore.h>
char c;
sem_t sem1;
sem_t sem2;
struct info{
	int file_r;
	off_t size;
};
void* callback_A(void* arg)//arg=&copy
{

	struct info *info = (struct info *)arg;
	for(int i=0;i<info->size;i++)
	{
		//---------临界区－－－－－－－－－－－－
	sem_wait(&sem1);
			read(info->file_r,&c,1);
//			printf("%c",c);
	sem_post(&sem2);
			//---------------临界区－－－－－－－－－－
	}
	pthread_exit(NULL);
}
void* callback_B(void* arg)
{
	struct info * info=(struct info *)arg;
	for(int i=0;i<info->size;i++)
	{
		//写入终端
	sem_wait(&sem2);
       	write(1,&c,1);
//	    printf("%c",c);
//		fflush(stdout);
	sem_post(&sem1);
//		printf("-----------\n");
	
	}

	pthread_exit(NULL);
}
int main(int argc, const char *argv[])
{
	//打开文件
	struct info copy;
	copy.file_r = open("./sem.c",O_RDONLY);
	if(copy.file_r<0 )
	{
		perror("open");
		return -1;
	}
	//计算文件大小
	copy.size = lseek(copy.file_r,0,SEEK_END);
	lseek(copy.file_r,0,SEEK_SET);
	//创建线程
	pthread_t tid1,tid2;
	if(pthread_create(&tid1,NULL,callback_A,&copy)!=0)
	{
		perror("callback_A create failed\n");
		return -1;
	}
	if(pthread_create(&tid2,NULL,callback_B,&copy)!=0)
	{
		perror("callback_B create failed\n");
		return -1;
	}
	//创建信号量
	if(sem_init(&sem1,0,1) != 0)
	{
		perror("sem_init1 error");
		return -1;
	}
	if(sem_init(&sem2,0,0) != 0)
	{
		perror("sem_init2 error");
		return -1;
	}
	//创建互斥
	pthread_join(tid1,NULL);
	pthread_join(tid2,NULL);
	//关闭文件
	close(copy.file_r);
	return 0;
}

2、用条件变量实现，有编号为ABC的三个线程，线程内分别打印自己的线程编号，要求打印的顺序为ABC

(1)提示：使用多个条件变量

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <error.h>
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond1 = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond2 = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond3 = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

int flag=0;
void* callBack_A(void* arg)
{
	while(1)
	{
		//上锁
		pthread_mutex_lock(&mutex);
		if(flag != 0)
		{
			pthread_cond_wait(&cond1,&mutex);
		}
		printf("A");
		flag=1;
		pthread_cond_signal(&cond2);
		//关锁
		pthread_mutex_unlock(&mutex);
	}
	pthread_exit(NULL);
}
void* callBack_B(void* arg)
{
	while(1)
	{
		//上锁
		pthread_mutex_lock(&mutex);
		if(flag != 1)
		{
			pthread_cond_wait(&cond2,&mutex);
		}
		printf("B");
		flag=2;
		pthread_cond_signal(&cond3);
		pthread_mutex_unlock(&mutex);
	}
	pthread_exit(NULL);
}
void* callBack_C(void* arg)
{
	while(1)
	{
		//上锁
		pthread_mutex_lock(&mutex);
		if(flag != 2)
		{
			pthread_cond_wait(&cond3,&mutex);
		}
		printf("C");
		printf("\n");
		flag=0;
		pthread_cond_signal(&cond1);
		//关锁
		pthread_mutex_unlock(&mutex);
	}
	pthread_exit(NULL);
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
	//创建线程
	pthread_t tid1,tid2,tid3;
	if(pthread_create(&tid1,NULL,callBack_A,NULL)!=0)
	{
		perror("callBack_A create error");
		return -1;
	}
	if(pthread_create(&tid2,NULL,callBack_B,NULL)!=0)
	{
		perror("callBack_Bcreate error");
		return -1;
	}

	if(pthread_create(&tid3,NULL,callBack_C,NULL)!=0)
	{
		perror("callBack_C create error");
		return -1;
	}
	//创建一个互斥锁
	if(pthread_mutex_init(&mutex,NULL)!=0)
	{
		perror("mutex init error");
		return -1;
	}
	//创建条件标量
	if(pthread_cond_init(&cond1,NULL)!=0)
	{
		perror("cond1 init error");
		return -1;
	}
    if(pthread_cond_init(&cond2,NULL)!=0)
	{
		perror("cond2 init error");
		return -1;
	}
    if(pthread_cond_init(&cond3,NULL)!=0)
	{
		perror("cond3 init error");
		return -1;
	}

    pthread_join(tid1,NULL);
	pthread_join(tid2,NULL);
	pthread_join(tid3,NULL);
	//销毁互斥锁
	pthread_mutex_destroy(&mutex);
	//销毁条件标量
	pthread_cond_destroy(&cond1);
	pthread_cond_destroy(&cond2);
	pthread_cond_destroy(&cond3);
	return 0;
}

结果：

在这里插入图片描述

3.要求用信号的方式实现，打印一次倒置一次。不允许使用flag，

提示：用多个信号量

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#include <semaphore.h>
char buf[]="1234567";
sem_t sem1;
sem_t sem2;
void* callBack_print(void* arg)
{
	while(1)
	{
		sem_wait(&sem1);
		printf("%s\n",buf);
		sem_post(&sem2);
		sem_post(&sem1);
	}
	pthread_exit(NULL);
}
void* callBack_swap(void* arg)
{
	while(1)
	{
		char temp;
		int i=0,j=strlen(buf)-1;
		while(i<j)
		{
			temp=buf[i];
			buf[i]=buf[j];
			buf[j]=temp;
			i++;j--;
		}
//		printf("%s\n",buf);
		sem_post(&sem1);
		sem_wait(&sem2);
	}
	pthread_exit(NULL);

}
int main(int argc, const char *argv[])
{
	sem_init(&sem1,0,1);
	sem_init(&sem2,0,1);
	pthread_t tid1,tid2;
	//创建线程
	if(pthread_create(&tid1,NULL,callBack_print,NULL)!=0)
	{
		fprintf(stderr,"pthread_create error __%d__\n",__LINE__);
		return -1;
	}
    if(pthread_create(&tid2,NULL,callBack_swap,NULL)!=0)
	{
		fprintf(stderr,"pthread_create error __%d__\n",__LINE__);
		return -1;
	}
	pthread_join(tid1,NULL);
	pthread_join(tid2,NULL);
	sem_destroy(&sem1);
	sem_destroy(&sem2);
	return 0;
}

结果：
在这里插入图片描述

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