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，模拟进程的并发

2、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Visual C+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：procedure p (var s: semaphore);begin s: = s-1;if s图3-4初始化流程保护理输FC

3、-*号 前迸程P亡R的斷点:械机选擇-就缔竝 程曲为理行避程料观行进麗找告改为运狞姦现疗*秤忙E的 MAJKp c帳ft!处思阵柑令 枫行锂序图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 PCB初始化。初始化后转向处 理调度程序，其流程如图3-4。处理器调度程序：在计算机系统中，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

4、用处理器运行。处理器调度程序流程见图3-5。! P=PACjJj#=wSAfilf.1一.PC I=i+1 r内转问务橄拟 塘爭对雀的n孫1 1 1p(s jjGoTC空Mt阳L- ” pE| GET | produce jcarisdaifr I! V UT.Il . I.ii覽醍衍进程沟就堵鑫学习参考将调ffiPiS)过程 的进趕置为導待 信号靈&的农态(a)模拟 P (s)将一个等待&信号蜀 的进穆置为就绪蘊图3-6模拟处理器指令执行将瀉用円的的 进程fit为就绪态I 一一 -(b)模拟 V (s)图3-7模拟PV操作的执行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，

5、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。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”的条件判断，模拟时可以采用人工选择的方法实现。图3-7给出了 P(s)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3-2中指出。附录：代码#i nclude #i nclude #in elude #in elude #defi ne NULL 0struct spcbchar n ame;char state;char why;int dd ;typedef struct spcb pcb;pcb producter,

6、c on sumer,*process,*process1;int s1,s2,i,j,i n,o ut,pc,m;char array1O;char c,x;int pa 6,sa 6;int p(int s) /* p 操作原语 */s=s-1;if(sstate=B; /* B 表示阻塞 */ process-why=s;elseprocess-state=W; /* W 表示就绪 */return(s);int v(int s) /*v 操作原语 */s=s+1;if(sstate=W;process-state=W;return(s);char Ra nChar()char arr1

7、0=a,b,c,d,e,f,g,h,i,j; return arrabs(ra nd()%10);void put()/prin tf(n please product any char!);/scan f(n%c, &c);Sleep(1000);arrayi n=Ra nChar();in=(i n+1)%10;printf(” product a char is %c!n ,arrayi n-1); int k = 0;for(m=0;m10;m+)if (arraym!= ) prin tf(%c,arraym);k = k+1;printf(缓冲池中有 %d个产品n,k);void

8、get()Sleep(1000);x=arrayout;prin tf(n%c get a char fron buffer,x);prin tf(n);arrayout=;out=(out+1)%10;int k = 0;for(m=0;mn ame);prin tf(|%ct,process-state);prin tf(|%ct,process-why);prin tf(|%dt,process-dd);prin tf(n);void init()/*初始化程序*/s仁10;/*s1表示空缓冲区的数量 */s2=0; /*s2表示满缓冲区的数量 */producter. name=p;/

9、*对生产者进程初始化 */producter.state=W;producter.why=;producter.dd=0;con sumer. name=c;/*对消费者进程初始化 */con sumer.state=W;con sumer.why=;con sumer.dd=0;for(int k=O;k1O;k+)arrayk=;void bornpa() /*将生产者程序装入 pa中*/for(i=0;i=3;i+)pai=i;void bornsa()/*将消费者程序装入 sa中*/for(i=0;idd;i=pc;/*此时把PC的值付给I*/if(process-n ame=p)&(

10、process_state=W)j=pai;pc=i+1;switch(j) case 0: s1=p(s1);process-dd=pc;break;case 1: put();process-state=W;process-dd=pc;break;case 2: s2=v(s2);process-dd=pc;break;case 3: gotol();process-state=W;process-dd=pc;else if(process- name=c )&(process-state=W)/* 执行消费者进程且该进程处于就绪状态*/process-state=W;j=sai;pc=i+1;switch(j)case 0: s2=p(s2);process-dd=pc;break;/* 申请资源，若没有申请到则跳转*/case 1: get();process-dd=pc;break;case 2: s1=v(s1);process-dd=pc;b