模拟PV操作同步机构且用PV操作解决生产者消费者问题Word格式.docx
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ctype.h>
#include<
malloc.h>
/*malloc()等*/
#include<
limits.h>
/*INT_MAX等*/
#include<stdio.h>
/* EOF(=^Z或F6),NULL*/
#include<
stdlib.h>/*atoi()*/
#include<
io.h>/*eof()*/
#include<
math.h>/* floor(),ceil(),abs()*/
#include<
process.h>
/*exit()*/
#include<
iostream>
usingnamespacestd;
#include<
time.h>
#defineBUF10//缓存的大小
#defineMAX20//最大可以输入的字符
2、b.h头文件代码如下:
//数据结构的定义和全局变量
typedefstructPcb{
ﻩcharname[10];
//进程名
ﻩcharstate[10];
//运行状态
charreason[10];
//若阻塞,其原因
int breakp;
//断点保护
ﻩstructPcb*next;
//阻塞时的顺序
}Pcb,*link;
int s1,s2;
//信号量
linkp1;
//生产者进程
link c1;
//消费者进程
charstr[MAX];
//输入的字符串
charbuffer[BUF];
//缓冲池
intlen;
//输入长度
intsp=0;
//string的指针
intin=0;
//生产者指针
int out=0;
//消费者指针
chartemp;
//供打印的临时产品
char rec_p[MAX];
//生产记录
int rp1=0;
//生产记录指针
charrec_c[MAX];
//消费记录
intrp2=0;
//消费记录指针
linkready;
//就绪队列
link b_s1;
//s1阻塞队列
link b_s2;
//s2阻塞队列
int pc;
//程序计数器
intcount;
//字符计数器
intcon_cnt;
//消费计数器
3、c.h头文件代码如下:
voidinit();
//初始化
void p(ints);
//P操作
voidv(ints);
//V操作
void block(ints);
//阻塞函数
voidwakeup(ints);
//唤醒函数
void control();
//处理机调度
voidprocessor();
//处理机执行
voidprint();
//打印函数
voidinit(){//初始化
ﻩs1=BUF;
s2=0;
ﻩp1=(link)malloc(sizeof(Pcb));
//建立新的结点,并初始化为生产者
ﻩstrcpy(p1->
name,"
Producer");
ﻩstrcpy(p1->state,"
Ready"
);
strcpy(p1->reason,"
Null");
p1->
breakp=0;
p1->
next=NULL;
ﻩc1=(link)malloc(sizeof(Pcb));
//建立新的结点,并初始化为消费者
ﻩstrcpy(c1->
name,"Consumer");
ﻩstrcpy(c1->
state,"
Ready"
strcpy(c1->reason,"
Null"
c1->
breakp=0;
c1->next=NULL;
ready=p1;
ﻩready->
next=c1;
//初始化为生产进程在前,消费进程在后
ﻩc1->
next=NULL;
b_s1=NULL;
ﻩb_s2=NULL;
//阻塞进程为NULL
ﻩpc=0;
ﻩcon_cnt=0;
//消费计数器
}
voidp(ints){
if(s==1){ //p(s1)
s1--;
ﻩﻩif(s1<0)
block
(1);
//阻塞当前生产进程
ﻩelse{
ﻩﻩﻩprintf("
\t*s1信号申请成功!
\n"
ready->
breakp=pc;
//保存断点
ﻩ}
ﻩ}
else{//p(s2)
s2--;
ﻩﻩif(s2<0)
ﻩblock
(2);
//阻塞当前消费进程
ﻩﻩelse{
ﻩprintf("\t*s2信号申请成功!
);
ﻩﻩready->breakp=pc;
//保存断点
ﻩ}
ﻩ}
}
voidv(int s){
if(s==1){//v(s1)
ﻩﻩs1++;
ﻩﻩif(s1<
=0)
ﻩﻩwakeup
(1);
//唤醒生产进程
ﻩﻩready->
breakp=pc;
//保存断点
ﻩelse{//v(s2)
s2++;
ﻩﻩif(s2<
=0)
ﻩﻩwakeup
(2);
//唤醒消费进程
ﻩready->
breakp=pc;
voidblock(ints){//阻塞函数的定义
ﻩlinkp;
ﻩintnum1=0;
intnum2=0;
ﻩif(s==1){//生产进程
ﻩﻩstrcpy(p1->
state,"
Block"
//改变状态
ﻩstrcpy(p1->
reason,"
S1"
//说明原因
ﻩp=b_s1;
ﻩwhile(p){
ﻩﻩnum1++;
ﻩp=p->
next;
//p的值为NULL,表示队尾
ﻩ}
if(!
b_s1)
ﻩﻩb_s1=p1;
else
p=p1;
p1->
next=NULL;
ﻩprintf("
\t*p1生产进程阻塞了!
\n"
ﻩﻩready->
breakp=pc;
ﻩﻩready=ready->next;
//在就绪队列中去掉,指向下一个
ﻩﻩnum1++;
ﻩelse{//消费进程
ﻩstrcpy(c1->state,"
Block"
ﻩstrcpy(c1->
reason,"
S2"
ﻩﻩp=b_s2;
ﻩwhile(p){
ﻩﻩnum2++;
ﻩﻩp=p->next;
//p的值为NULL,表示队尾
ﻩ}
b_s2)
ﻩﻩb_s2=c1;
else
ﻩﻩp=c1;
ﻩﻩready->
breakp=pc;
//保存断点
ﻩﻩready=ready->
next;
//在就绪队列中去掉,指向下一个ﻩﻩ
ﻩﻩc1->
next=NULL;
ﻩﻩprintf("
\t*c1消费进程阻塞了!
ﻩﻩnum2++;
}ﻩ
printf("
\t*阻塞的生产进程个数为:
%d\n",num1);
ﻩ
ﻩprintf("
\t* 阻塞的消费进程个数为:
%d\n"
,num2);
voidwakeup(ints){//唤醒函数的定义
linkp;
linkq=ready;
if(s==1){ //唤醒b_s1队首进程,生产进程队列
p=b_s1;
ﻩﻩb_s1=b_s1->
next;
//阻塞指针指向下一个阻塞进程
strcpy(p->
state,"
Ready"
ﻩstrcpy(p->
reason,"
Null"
ﻩwhile(q)//插入就绪队列
ﻩﻩq=q->
next;
q=p;
ﻩp->next=NULL;
ﻩﻩprintf("
\t*p1生产进程唤醒了!
ﻩelse{ //唤醒b_s2队首进程,消费进程队列
ﻩp=b_s2;
ﻩb_s2=b_s2->next;
//阻塞指针指向下一个阻塞进程
ﻩstrcpy(p->state,"
Ready"
ﻩﻩstrcpy(p->
reason,"
ﻩﻩwhile(q->
next)//插入就绪队列
ﻩq=q->
ﻩq->
next=p;
ﻩp->
next=NULL;
ﻩprintf("
\t*c1消费进程唤醒了!
}
void control() //处理器调度程序
{
ﻩintrd;
ﻩint num=0;
linkp=ready;
if(ready==NULL) //若无就绪进程,结束
return;
while(p)//统计就绪进程个数
{
num++;
ﻩp=p->
next;
//最终p变为NULL
}
ﻩprintf("
\t*就绪进程个数为:
%d\n",num);
time_t t;
srand((unsigned)time(&
t));
ﻩrd=rand()%num;
//随机函数产生随机数
if(rd==1){
ﻩﻩp=ready;
ready=ready->next;
ready->
ﻩﻩp->
next=NULL;
ﻩﻩstrcpy(ready->
Run");
strcpy(ready->
next->
state,"
Ready"
else
ﻩﻩstrcpy(ready->
state,"Run"
ﻩpc=ready->
breakp;
void processor(){ //模拟处理器指令执行
ﻩif(strcmp(ready->
name,"
Producer")==0)//当前进程为生产者
switch(pc)
{
case 0:
//produce
ﻩﻩprintf("\t*生产者生产了字符%c\n",str[sp]);
ﻩrec_p[rp1]=str[sp];
//添加到生产记录
ﻩ sp=(sp+1)%len;
ﻩﻩpc++;
ﻩﻩready->
breakp=pc;
//保存断点
break;
ﻩcase1:
//p(s1)
ﻩpc++;
ﻩp
(1);
ﻩﻩﻩbreak;
ﻩcase2:
//put
ﻩbuffer[in]=rec_p[rp1];
//放到缓冲区
ﻩﻩprintf("
\t*%c字符成功入驻空缓存!
buffer[in]);
rp1++;
ﻩﻩin=(in+1)%BUF;
ﻩﻩpc++;
ﻩﻩready->
breakp=pc;
ﻩﻩbreak;
ﻩcase3:
//v(s2)
ﻩﻩﻩpc++;
ﻩﻩﻩprintf("
\t*释放一个s2信号\n"
ﻩv
(2);
ﻩﻩﻩbreak;
ﻩcase4:
//goto01
ﻩﻩprintf("\t* 生产进程goto0操作\n"
ﻩﻩpc=0;
ﻩcount--;
//剩余字符个数减1
ﻩﻩﻩprintf("\t* 剩余字符count=%d个\n",count);
ﻩﻩready->
breakp=pc;
ﻩﻩif(count<
=0){ //生产结束
ﻩﻩprintf("
\t* 生产者结束生产!
\n");
ﻩstrcpy(p1->
state,"
Stop"
ﻩstrcpy(p1->
reason,"
Null");
ﻩﻩready->
breakp=-1;
ﻩﻩﻩﻩready=ready->
//在就绪队列中去掉
ﻩﻩ}
}
ﻩelse //当前进程为消费者
ﻩﻩswitch(pc)
ﻩﻩ{
ﻩcase0:
//p(s2)
pc++;
ﻩﻩp
(2);
ﻩﻩbreak;
ﻩcase 1:
//get
ﻩprintf("
\t* 消费者取字符!
\n");
ﻩﻩtemp=buffer[out];
ﻩﻩout=(out+1)%BUF;
ﻩﻩpc++;
ﻩﻩready->
breakp=pc;
ﻩﻩbreak;
ﻩcase2:
//v(s1)
ﻩpc++;
ﻩﻩﻩprintf("
\t*释放一个s1\n"
ﻩv
(1);
case3:
//consume
ﻩﻩﻩprintf("\t* 消费了字符%c\n",temp);
ﻩﻩrec_c[rp2]=temp;
//添加到消费记录
ﻩﻩrp2++;
ﻩcon_cnt++;
ﻩﻩﻩif(con_cnt>
=len){
ﻩﻩﻩstrcpy(c1->
state,"Stop"
//完成态
ﻩﻩc1->
breakp=-1;
ﻩﻩreturn;
ﻩﻩ}
ﻩﻩﻩpc++;
breakp=pc;
ﻩﻩbreak;
case4:
//goto0
ﻩﻩprintf("
\t*消费进程goto 0操作\n"
ﻩﻩpc=0;
ﻩready->
}
voidprint(){
int i,j;
printf("
————————生产者消费者模拟———————\n"
*模拟过程的字符串为:
\t");
ﻩprintf("%s\n"
&str);
*已生产:
"
for(j=0;
j<
=rp1;
j++)
ﻩprintf("
%c"
rec_p[j]);
printf("
\n* 空缓存:
");
ﻩfor(j=rp2;
j<
=rp1;
j++)
ﻩprintf("
%c",buffer[j]);
ﻩprintf("
\n*已消费:
");
for(j=0;
=rp2;
ﻩﻩprintf("
%c",rec_c[j]);
printf("\n———————进程控制块的信息————————\n"
ﻩprintf("进程名\t\t状态\t等待原因\t断点\n"
ﻩprintf("
%s\t%s\t%s\t\t%d\n\n",p1->name,p1->
state,p1->reason,p1->
breakp);
printf("
%s\t%s\t%s\t\t%d\n"
c1->
name,c1->
state,c1->reason,c1->
breakp);
printf("
———————————————————————\n");
printf("
1.继续0.退出\n"
scanf("%d"
&
i);
if(i==0){
ﻩexit(0);
4、main头文件代码如下:
#include"
a.h"
#include "b.h"
#include "
c.h"
void main(){
*生产者消费者模拟\n"
ﻩprintf("—————————\n"
ﻩprintf("
*请输入字符串:
scanf("%s"
str);
//string数组存放将要产生的字符
ﻩlen=strlen(str);
ﻩcount=len;
//输入字符的个数
init();
//初始化
while(con_cnt<len)//消费完所有的字符为结束
{
system("
cls"
//清屏操作ﻩ
—————————模拟指令流程————————\n"
ﻩﻩcontrol();
//处理器调度程序
ﻩprocessor();
//模拟处理器指令执行
ﻩﻩprint();
//输出显示各个信息
printf("\n程序结束!
\n"
六、运行结果截图:
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 模拟 PV 操作 同步 机构 解决 生产者 消费者 问题