实验七——线程同步与多线程编程

1、实验七 线程同步与多线程编程一 实验目的：1. 了解系统中线程同步的基本原理。2. 了解和熟悉多线程编程和线程访问控制。二 实验内容及步骤：1. 生产者和消费者问题： 截图和分析源程序：程序代码注释：#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define FIFO myfifo#define N 5int lock_var;time_t end_time;char buf_r100;/定义buf_r数组表示缓冲区sem_t mutex,full,empty

2、;/互斥信号量mutex,信号量empty表示缓冲池中空缓冲区数量，full表示满缓冲区数量int fd;void producer(void *arg);void consumer(void *arg);int main(int argc,char *argv) pthread_t id1,id2; pthread_t mon_th_id; int ret; end_time=time(NULL)+10; /*create a named pipe*/创建管道 if(mkfifo(FIFO,0777|O_CREAT)0)&(errno!=EEXIST) printf(cannot creat

3、 fifoservern); printf(Preparing for reading bytesn); memset(buf_r,0,sizeof(buf_r); /*open the pipe*/打开管道 fd=open(FIFO,O_RDWR|O_NONBLOCK,0); if(fd=-1) perror(open); exit(1); /*initialize the mutex to 1*/初始化互斥信号量和empty,full缓冲区 ret=sem_init(&mutex,0,1); ret=sem_init(&empty,0,N); ret=sem_init(&full,0,0)

4、; if(ret!=0) perror(sem_init); ret=pthread_create(&id1,NULL,(void*)producer,NULL);/创建producer线程，创建成功返回0 if(ret!=0) perror(pthread create1); ret=pthread_create(&id2,NULL,(void*)producer,NULL);/创建consumer线程，创建成功返回0 if(ret!=0) perror(pthread create2); pthread_join(id1,NULL);/等待producer线程结束 pthread_join

5、(id2,NULL);/等待consumer线程结束 exit(0);void producer(void *arg) int i,nwrite; while(time(NULL)end_time) sem_wait(&empty);/空缓冲区的信号量值减1 sem_wait(&mutex);/互斥信号量值减1变为0，对资源锁定 if(nwrite=write(fd,hello,5)=-1) if(errno=EAGAIN) printf(The FIFO has not been read yet, please try latern); else printf(write hello to

6、 the FIFOn); sem_post(&mutex);/互斥信号量值加1变回1，释放资源 sem_post(&full);/满缓冲区的信号量值加1 sleep(1); void consumer(void *arg)int nwrite;while(time(NULL)end_time)sem_wait(&full); /满缓冲区的信号量值减1sem_wait(&mutex); /互斥信号量值减1变为0，对资源锁定if(nwrite=write(fd,hello,5)=-1) if(errno=EAGAIN) printf(The FIFO has not been read yet,

7、please try latern); else printf(read hello to the FIFOn);sem_post(&mutex); /互斥信号量值加1变回1sem_post(&empty); /空缓冲区的信号量值加1，对资源释放sleep(1);程序分析：主函数的主要功能是创建管道，然后初始化缓冲区buf_r,之后再打开管道，初始化互斥信号量和empty,full缓冲区。之后再分别创建producer线程和consumer线程。producer线程：先给空缓冲区的信号量值减1，互斥信号量值减1变为0，锁定资源，打印出“write hello to the FIFO”。然后互斥

8、信号量值加1变回1，满缓冲区的信号量值加1。consumer线程：先给满缓冲区的信号量值减1，互斥信号量值减1变为0，释放资源，打印出“read hello to the FIFO”。然后互斥信号量值加1变回1，空缓冲区的信号量值加1。 Consumer函数代码：int nwrite;while(time(NULL)end_time)sem_wait(&full);sem_wait(&mutex);if(nwrite=write(fd,hello,5)=-1) if(errno=EAGAIN) printf(The FIFO has not been read yet, please try

9、latern); else printf(read hello to the FIFOn);sem_post(&mutex);sem_post(&empty);sleep(1); 将red=pthread_create中参数由consumer改为producer，运行程序并分析结果：分析原因：当线程2也改成执行生产者函数时，整个程序就没有消费者线程了，而空缓冲池的最大容量N我们定义了5，所以，在输出五次“write hello to the FIFO”之后，缓冲池已满，而同时没有消费者线程去清空，就不再执行生产者线程了，所以，最后程序的执行结果就是打印出五句“write hello to th

10、e FIFO”。2. 进程，线程综合运用：程序分析：1. 为程序给出注释：#include #include int value=0;void *runner(void *param);/*runner函数声明int main(int argc, char* argv) int pid; pthread_t tid;/定义一个线程标识符为tid pthread_attr_t attr;/设定线程属性pthread_attr_t的变量为attr pid=fork();/为父进程fork一个子进程，返回值为pid if(pid=0)/子进程的执行内容 pthread_attr_init(&attr

11、);/对线程属性变量进行初始化，使用默认值 pthread_create(&tid,&attr,runner,NULL);/创建一个标识符为tid，线程属性为默认值，线程运行函数起始地址为runner的线程 pthread_join(tid,NULL);/使子进程一直等待刚创建的tid线程运行结束，才开始继续运行 printf(CHILD:value=%dn,value); else if(pid0)/父进程的执行内容 wait(NULL); printf(PARENT:value=%dn,value); void *runner(void *param)/自定义一个线程运行函数，起始地址为runner value=5; pthread_exit(0);2. 程序运行结果分析：程序开始赋值给value为0，而pid线进程的运行函数runner任务是给value赋值为5。之后在父进程中fork一个子进程，而子进程执行的内容是：创建了pid线程，用pthread_join()等待pid线程运行结束。所以这时候，value值就变为了5.所以程序先输出：CHILD:5然后执行父进程内容，因为父进程执行内