操作系统哲学家就餐问题实验报告文档格式.docx
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操作系统哲学家就餐问题实验报告文档格式.docx
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4、实验内容
1)实现原理
1、利用记录型信号量解决哲学家进餐问题;
2、临界区互斥编程原理。
2)程序结构(流程图)
图1.主程序模块流程图
图2.状态改变模块流程图
图4返回餐具状态模块流程图
3)数据结构
(1)、定义一个哲学家类,包含两个私有对象和四个公有对象。
(2)、定义函数:
Numbe对象:
哲学家的编号;
Status对象:
保存当前该哲学家的状态,0表示等待,1表示吃饭,2表示思考;
Philosopher©
ntnum)方法:
哲学家类构造函数,参数num表示哲学家编号;
find()const方法:
返回该哲学家编号;
getinfo()const方法:
返回哲学家当前状态;
Change()方法:
根据题目要求改变哲学家的状态(等待->
进餐->
思考)
另外,程序中包含一个公有对象,bool类型数组tools[6],用来保存6把餐具当前状态:
true表示该餐具当前空闲,false表示该餐具当前正被使用。
程序中还包含两个公有函数:
print和toolstatus。
Print用来返回一个哲学家的状态,toolstatus用来返回一个餐具的状态。
4)实现步骤
1)打开VC,选择菜单项File->
New,选择Projects选项卡并建立一个名为xwj的win32consoleapplication工程,创建时注意指定创建该工程的目录;
(2)在工程中创建源文件xwj.cpp:
选择菜单项Project->
Addtoproject->
Files,此时将打开一个新窗口,在其中的“文件名”输入栏中输入自
己想要创建的文件名,这里是xwj.cpp;
接着询问是否创建新文件时回答“yes”。
通过Workspace->
SourceFiles打开该文件,在其中编辑源文件并保存;
(3)通过调用菜单项Build->
Rebuildall进行编译连接,可以在指定的工程目录下得至Udebug->
xwj.exe程序。
(4)5、实验测试及分析:
图6.测试结果2
图7.测试结果3
图8.测试结果4
5、结果分析:
(1)、程序分为四大模块,一步步解决了哲学家状态及状态改变的问题,筷子的“闲”、“用”问题;
(2)、实现了哲学家等待、吃饭、思考三个过程的转换循环,并且避免了死锁问题;
(3)、让临界资源得到了充分的利用。
6实验心得体会
(1)、这次实验加强了我上网查数检索问题的能力;
(2)、这次实验让我学会分模块解决问题,怎样运用互斥锁对临界资源进行管理;
(3)、这次实验,发现自己在编程上及一些函数的认识仍存在较大的问题,以后应该多多实践,提高自己的反应速度,加强逻辑思维能力。
附录:
源代码
#inelude<
windows.h>
time.h>
string>
iostream>
assert.h>
usingnamespaeestd;
booltools[5];
//全局变量,用餐工具
CRITICAL_SECTIONes;
//信号量,在线程中使用,临界区elassPhilosopher
{
private:
intnumber;
intstatus;
/*标记当前哲学家的状态,0表示正在等待
(即处于饥饿状态),1表示得到两支筷子正在吃饭,2表示正在思考*/
publie:
ntnum=0):
status
(2),number(num){}constintfind()
returnnumber;
}
constintgetinfo()
{returnstatus;
}
voidChange();
//状态改变函数
voiddead_loek();
};
_
/////////
voidPhilosopher:
:
dead_loek()
{_
EnterCritiealSeetion(&
es);
//进入临界区
strings;
if(status==1)
tools[number%5]=true;
//tools[(number-1)%5]=true;
status=2;
elseif(status==2)
status=0;
//tools[(number-1)%5]=false;
//tools[(number-1)%5]=true;
elseif(status==0)
tools[number%5]=false;
tools[(number-1)%5]=false;
status=1;
LeaveCriticalSection(&
cs);
r/^〜■*““"
*********"
・
Change()
EnterCriticalSection(&
//进入临界区if(status==1)//正在进餐
//放下左手工具tools[(number-1)%5]=true;
//放下右手工具status=2;
//改变状态为思考
elseif(status==2)//思考中
//改变状态为等待
elseif(status==0)//等待中
左右手两边工具均为
{if(tools[number%5]&
&
tools[(number-1)%5])//空闲状态
//拿起左手工具tools[(number-1)%5]=false;
//拿起右手工具status=1;
stringprint(Philosopher*pA)
//pA->
Change();
inti=pA->
getinfo();
stringstr;
if(i==0)str="
等待"
;
elseif(i==1)
str="
就餐"
elsestr="
思考"
returnstr;
stringtoolstatus(boola)
stringstate;
if(a==true)state="
闲"
if(a==false)
state="
用"
returnstate;
intmain()
charcon='
y'
//判断是否继续
//con='
n'
for(inti=0;
i<
5;
i++)
tools[i]=true;
//筷子都未使用,初始化
PhilosopherP1
(1),P2
(2),P3(3),P4(4),P5(5);
InitializeCriticalSection(&
//初始化初始化临界区
cout<
<
"
状态
说明示意图:
"
endl;
哲学家
1号的状态"
筷子0的状态"
筷子1的状态"
哲学家5号的状态"
哲学家2号的状态
筷子4的状态"
筷子2的状态"
哲学家4号的状态"
哲学家3号的状态"
筷子
3的状态"
//cout<
哲学家3号的状态"
cout<
筷子的状态,用表示使用中,闲表示空闲中。
哲学家们开始生活:
当前状态:
//cin>
>
con;
while(con=='
){
P1.Change();
P2.Change();
P3.Change();
P4.Change();
P5.Change();
当前状态为:
P1.find()<
print(&
P1)<
toolstatus(tools[0])<
toolstatus(tools[1])<
P5.find()<
P5)<
P2.find()<
P2)<
toolstatus(tools[4])<
toolstatus(tools[2])<
P4.find()<
P4)<
P3.find()<
P3)<
toolstatus(tools[3])<
若要继续下一状态,输入y;
输入n进入死锁;
输入其他,结束程序:
cin>
Sleep(20);
}while(con=='
P1.dead_lock();
P2.dead_lock();
P3.dead_lock();
P4.dead_lock();
P5.dead_lock();
死锁情况"
P4.find()
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