【Linux】＜信号量＞解决＜水果放取问题＞【小拓展】——（设置整型turn，控制放的先后顺序）

YY的秘密代码小屋

发布于 2024-11-03 08:04:53

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发布于 2024-11-03 08:04:53

文章被收录于专栏：C++系列

一.＜信号量＞相关实验回顾

1.回顾：使用＜信号量＞实现＜线程互斥＞——（解析：用信号量实现两个线程互斥输出1-10数字）

使用＜信号量＞实现＜线程互斥＞——（解析：用信号量实现两个线程互斥输出1-10数字）

传送门

2.回顾：巧妙运用＜信号量＞控制＜两个线程＞之间＜谁先执行＞

巧妙运用＜信号量＞控制＜两个线程＞之间＜谁先执行＞

传送门

3.回顾：巧妙运用＜信号量＞实现<控制n线程>之间<按什么顺序轮转>

巧妙运用＜信号量＞实现<控制n线程>之间<按什么顺序轮转>

传送门

二. 正文回顾：巧妙运用＜信号量＞解决＜水果放取问题＞（思维导图＆代码演示＆思路解析）

要求：

一个盘子里只能放一个水果，爸爸往里面放苹果妈妈往里面放橘子，儿子专等吃橘子，女儿专等吃苹果；
只要盘子空，爸爸或妈妈就可以往里面放水果；
仅当盘子里有自己需要的水果时，儿子或女儿才可以取出吃；

解析：

设置三个信号量，plate=1，优先执行，面向父母端；两个信号量appleReady，orangeReady，分别设置成0，分别对应两个孩子
设置fruitOnPlate，fruitType，#define APPLE 1 #define ORANGE 2，表示父母端，放入苹果/橘子
如下面流程图一样设置 信号量等待（P操作），信号量唤醒（V操作）

流程图示意：

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <pthread.h>  
#include <semaphore.h>  
#include <unistd.h>  

#define APPLE 1
#define ORANGE 2
//表示放入水果
int fruitOnPlate=0;
int fruitType=0;  

//设置信号量
sem_t plate, appleReady, orangeReady;  
  
void *father(void *arg) {  
    while (1) {  
        sem_wait(&plate);  
        
        fruitOnPlate = APPLE;  //放入苹果
        fruitType=APPLE;
         
        printf("Father put an apple.\n");  
        sem_post(&appleReady);  
        sleep(rand() % 10); //睡眠随机时间  
    }  
}  
  
void *mother(void *arg) {  
    while (1) {  
        sem_wait(&plate); 
        
        fruitOnPlate = ORANGE;       //放入橘子
        fruitType=ORANGE;
        
        printf("Mother put an orange.\n");  
        sem_post(&orangeReady); 
        sleep(rand() % 10); //睡眠随机时间   
    }  
}  
  
void *son(void *arg) {  
    while (1) {  
        sem_wait(&orangeReady); // 等待橘子
        if (fruitType == ORANGE) {  
            printf("Son ate an orange.\n");  
            sem_post(&plate);
        }  
    }  
}  
  
void *daugther(void *arg) {  
    while (1) {  
        sem_wait(&appleReady); // 等待苹果
        if (fruitType == APPLE) {  
            printf("Daugther ate an orange.\n");  
            sem_post(&plate);
        }  
    }  
}  
  
int main() {  
    pthread_t f_thread,m_thread,son_thread,dau_thread;
  
    sem_init(&plate, 0, 1);  
    sem_init(&appleReady, 0, 0);  
    sem_init(&orangeReady, 0, 0); 
  
    pthread_create(&f_thread, NULL, father, NULL);  
    pthread_create(&m_thread, NULL, mother, NULL);  
    pthread_create(&son_thread, NULL, son, NULL);  
    pthread_create(&dau_thread, NULL, daughter, NULL);  
  
    pthread_join(f_thread, NULL);  
    pthread_join(m_thread, NULL);  
    pthread_join(son_thread, NULL);  
    pthread_join(dau_thread, NULL);  
  
    sem_destroy(&plate);  
    sem_destroy(&appleReady);  
    sem_destroy(&orangeReady);  
  
    return 0;  
}

三.＜信号量＞解决＜水果放取问题＞【小拓展】——（设置整型turn，控制放的先后顺序）

要求：

一个盘子里只能放一个水果，爸爸往里面放苹果妈妈往里面放橘子，儿子专等吃橘子，女儿专等吃苹果；
只要盘子空，爸爸或妈妈就可以往里面放水果；
仅当盘子里有自己需要的水果时，儿子或女儿才可以取出吃；

拓展要求：

如何设计，使得必须父亲先放水果，以后父母交替放水果

解析：

基本原理在上面【二. 正文回顾】中，这里侧重说明 【设置整型turn，控制放的先后顺序】

设置turn： 0表示父亲优先放，1表示母亲优先放
基于【二. 正文回顾】，只用考虑父母端与信号量plate的交互
父亲端操作，加入 if条件判断：只有turn=0，才进入操作；母亲端同理

流程示意图：

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <pthread.h>  
#include <semaphore.h>  
#include <unistd.h>  

#define APPLE 1
#define ORANGE 2
//表示放入水果
int fruitOnPlate=0;
int fruitType=0;  


//设置turn：0表示父亲优先放，1表示母亲优先放
turn=0;

//设置信号量
sem_t plate, appleReady, orangeReady;  
  
void *father(void *arg) {  
    while (1) {  
    if(turn ==0){
        sem_wait(&plate);  
        
        fruitOnPlate = APPLE;  //放入苹果
        fruitType=APPLE;
         
        printf("Father put an apple.\n");  
        sem_post(&appleReady);  
        sleep(rand() % 10); //睡眠随机时间
     }
     else{
        sleep(1);
        continue;
      }  
      turn=1;//切换到母亲
    }  
}  
  
void *mother(void *arg) {  
    while (1) {  
    if(turn ==0){
        sem_wait(&plate); 
        
        fruitOnPlate = ORANGE;       //放入橘子
        fruitType=ORANGE;
        
        printf("Mother put an orange.\n");  
        sem_post(&orangeReady); 
        sleep(rand() % 10); //睡眠随机时间   
      }
     else{
        sleep(1);
        continue;
      }  
      turn=0;//切换到父亲
    }  
}  
  
void *son(void *arg) {  
    while (1) {  
        sem_wait(&orangeReady); // 等待橘子
        if (fruitType == ORANGE) {  
            printf("Son ate an orange.\n");  
            sem_post(&plate);
        }  
    }  
}  
  
void *daugther(void *arg) {  
    while (1) {  
        sem_wait(&appleReady); // 等待苹果
        if (fruitType == APPLE) {  
            printf("Daugther ate an orange.\n");  
            sem_post(&plate);
        }  
    }  
}  
  
int main() {  
    pthread_t f_thread,m_thread,son_thread,dau_thread;
  
    sem_init(&plate, 0, 1);  
    sem_init(&appleReady, 0, 0);  
    sem_init(&orangeReady, 0, 0); 
  
    pthread_create(&f_thread, NULL, father, NULL);  
    pthread_create(&m_thread, NULL, mother, NULL);  
    pthread_create(&son_thread, NULL, son, NULL);  
    pthread_create(&dau_thread, NULL, daughter, NULL);  
  
    pthread_join(f_thread, NULL);  
    pthread_join(m_thread, NULL);  
    pthread_join(son_thread, NULL);  
    pthread_join(dau_thread, NULL);  
  
    sem_destroy(&plate);  
    sem_destroy(&appleReady);  
    sem_destroy(&orangeReady);  
  
    return 0;  
}

本文参与腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自作者个人站点/博客。

原始发表：2024-11-02，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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