C语言编程模拟生产者和消费者问题(附代码程序)

1、实验三编程模拟生产者和消费者问题一、实验目的和要求模拟实现用同步机构避免发生进程执行时可能出现的与时间有关的错误。进程是程序在一个数据集合上运行的过程， 进程是并发执行的，也即系统中 的多个 进程轮流地占用处理器运行。我们把若干个进程都能进行访问和修改的那些变量称为公共变量。由于进程是并发地执行的， 所以，如果对进程访问公共变量不加限制， 那么就会产生“与 时间有关” 的错误，即进程执行后所得到的结果与访问公共变量的时间有关。为了防止这类错误，系统必须要用同步机构来控制进程对公共变量的访问。一般说，同步机构是由若干条原语一一同步原语一一所组成。本实习要求学生模拟PV操 作同步机构的实现，模拟进

2、程的并发执行，了解进程并发执行时同步机构的作用。二、实验环境Windows操作系统和VisualC+6.0专业版或企业版三、实验步骤模拟PV操作同步机构，且用PV操作解决生产者一一消费者问题。提示:(PV操作同步机构，由P操作原语和V操作原语组成，它们的定义如下：P操作原语P(s):将信号量s减去1,若结果小于0,则执行原语的进程被置 成等待信 号量s的状态。V操作原语V(s):将信号量s加1,若结果不大于0,则释放一个等待信号 量s的进程。 这两条原语是如下的两个过程:procedurep(vars:semaphore);begi ns:=s-1;ifs图 3-4 初始化流程现疗*秤忙E的

3、MAJK八pc帳 ft!处思阵柑令枫行锂序保护理输FC-*号前迸程P亡R的斷点：图 3-5 模拟处理器调度?初始化程序：模拟实习的程序从初始化程序入口启动，初始化工作包括对 信号量si、s2赋初值，对生产者、消费者进程的械机选擇CB初始化。初始化后转向处 理调度程序，其流程曲为理行避程如图3-4。?处理器调度程序：在计算机系统中进麗找进程并发执行时，任一进程占用处理器执行完一条指令后就有可能被打断而让出处理器由其它进程运行。故在模拟系统中也类似处理，每当执行一条模拟的指令后，保护当前进程的现场，让它成为非运行态，由处理器调度程序按随机数再选择一个就绪进程占用处理器运行。处n11 *= PAti

4、JP=-SAfiJ- 1-理器调度程序流程见图3-5。拖转问軒摸拟垢爭对雀的n穆将调用V席的进畏程为就绪态返U1T IZ图 3-6 模拟处理器指令执行模拟 P(s)(b)模拟 V(s)?模拟处理器指令执行程序：按“指令计数器”PC之值执行指定的指令,图 3-7 模拟 PV 操作的执行且PC加1指向下一条指令。模拟处理器指令执行程序的流程图见图3-6和图3-7附录：代码#in clude#i n clude#in cludevc oni o.h#i n cludevwi n dows.h#defi neNULLOstructspcbchar n ame;charstate;charwhP;in

5、tdd;的条件判断，模拟时可以采用人工选择的方法实现。图和V(s)模拟指令执行过程的流程。其它模拟指令的执行过程已在图3-7给出了P(s)3-2中指另外，为了使得模拟程序有一个结束条件，在图3-6中附加了 “生产者运行 结束”s 0将调用P($)过程 的进程畫为尋待 信号的扶态牌调用pf肋的 进程为就绪恋$ i 丄否将一个等待g信号駁 的进穆置为就绪蘊；tPpedefstructspcbpcb;pcbproducter,c on sumer,Gprocess,Gprocess1; in ts1,s2,i,j,i n,o ut,pc,m;chararraP10;charc,G;in tpa 6

6、,sa 6;intp(ints)/Gp操作原语 G/s=s-1; if(sstate=B;/GB 表示阻塞GIprocess_whP=s：elseprocess-state=W;/GW 表示就绪 G/return(s);intv(ints)/Gv 操作原语 G/s=s+1;if(sstate=W;process-state=W; return(s);charRa nChar()chararr10=a,b,c,d,e,f,g,h,i,j; returnarrabs(ra nd()%10);voidput()/ prin tf(npleaseproducta nPchar!);/ scan f(n

7、%c, &c);Sleep(1000);arraPi n=Ra nChar();in=(i n+1)%10;prin tf(productacharis%c!n,arraPi n-1); in tk=0; for(m=0;m10;m+) if(arraPm!=) prin tf(%c,arraPm); k=k+1; 一printf( 缓冲池中有 %d 个产品 n,k);voidget()Sleep(1000);G=arraPout;prin tf(n%cgetacharfr on buffer,G); prin tf(n);arraPout=; out=(out+1)%10;in tk=0;

8、for(m=0;mn ame);prin tf(|%ct,process-state);prin tf(|%ct,process-whP);prin tf(|%dt,process-dd);prin tf(n);voidinit()/G 初始化程序 G/s1=10;/Gs1 表示空缓冲区的数量 G/s2=0;/Gs2 表示满缓冲区的数量 G/ =p;/G 对生产者进程初始化 G/ producter.state=W;producter.whP=;producter.dd=0;=c;/G 对消费者进程初始化 G/con sumer.state

9、=W;con sumer.whP=;con sumer.dd=0;for(in tk=O;k1O;k+)arraPk=; voidbornpa()/G 将生产者程序装入 pa 中 G/for(i=0;i=3;i+)pai=i; voidbornsa()/G 将消费者程序装入 sa 中 G/for(i=0;idd;i=pc;/G 此时把 PC 的值付给 IG/if(process-n ame=p)&(process_state=W)j=pai;pc=i+1;switch(j)case0:s1=p(s1);process-dd=pc;break;case1:put();process-state=

10、W;process-dd=pc;break;case2:s2=v(s2);process-dd=pc;break;case3:gotol();process-state=W;process-dd=pc;elseif(process- name=c)&(process-state=W)/G于就绪状态 G/process-state=W;j=sai;pc=i+1;switch(j)caseO:s2=p(s2);process-dd=pc;break;/G 申请资源，case1:get();process-dd=pc;break;case2:s1=v(s1);process-dd=pc;break;case3:gotol(