哲学家吃饭问题实验报告操作系统

1、目录1设计题目与要求 21.1 设计目的1.2 设计要求2总体设计思想与相关知识22.1 总体设计思想2.2 问题描述2.3 解决方案3数据结构、流程图 23.1 数据结构3.2 流程图4源代码 .35运行结果 .66结果分析 .77总结及心得体会 .71 设计题目与要求1.1设计目的掌握进程同步问题的解决思路及方法， 熟练使用 Windows操作系统提供的信号量机制解决各种进程同步问题。1.2设计要求设有五个哲学家 , 共用一张放有五把椅子的餐桌 , 每人坐在一把椅子上 , 桌子上有五个碗和五只筷子 , 每人两边各放一只筷子。 哲学家们是交替思考和进餐 , 饥饿时便试图取其左右最靠近他的筷子

2、。条件:只有拿到两只筷子时 , 哲学家才能吃饭。如果筷子已被别人拿走 , 则必须等别人吃完之后才能拿到筷子。任意一个哲学家在自己未拿到两只筷子吃饭前 , 不会放下手中拿到的筷子。2总体设计思想与相关知识2.1总体设计思想哲学家的生活就是思考和吃饭，即思考，饿了就餐，再思考，循环往复。要求是：每一个哲学家只有在拿到位于他左右的筷子后，才能够就餐；哲学家只能先拿左边的筷子，再去拿右边的筷子，而不能同时去抓他两边的筷子，也不能从其他哲学家手中抢夺筷子；哲学家每次就餐后必须放下他手中的两把筷子后恢复思考，不能强抓住餐具不放。设计一个程序，能够显示当前各哲学家的状态和桌上餐具的使用情况，并能无死锁的推算

3、出下一状态各哲学家的状态和桌上餐具的使用情况。 即设计一个能安排哲学家正常生活的程序。2.2 问题描述可能出现死锁问题，因为当五个哲学家都饥饿时，都拿着一支筷子，这样就可能五个哲学家都用不上餐。2.3 解决方案最多允许 4 个哲学家同时坐在桌子周围。给所有哲学家编号，奇数号的哲学家必须首先拿左边的筷子，偶数号的哲学家则反之。为了避免死锁，把哲学家分为三种状态，思考，饥饿，进食，仅当一个哲学家左右两边的筷子都可用时，才允许他拿筷子，并且一次拿到两只筷子，否则不拿。3数据结构及流程图3.1 数据结构philosopherProc+myid:int+mystate:int+philosopherPr

4、oc(LPVOIDlpParameter)+ResumeThread(hPhilosopheri):int+strcpy(stateStr, ):int程序中定义一个哲学家类，包含两个私有对象和四个公有对象。myid 对象：报讯哲学家的编号。mystate 对象：用于保存当前该哲学家的状态，philosopherProc( LPVOID lpParameter)方法：哲学家类构造函数，PHILOSOPHER_NUM表示哲学家编号ResumeThread(hPhilosopheri)方法：返回该哲学家编号strcpy(stateStr, )方法：返回哲学家当前状态根据题目要求改变哲学家的状态（饥

5、饿- 进餐 - 思考 - 饥饿）3.2 流程图开始mystate=THINKIN ；（初始状态为THINKING）While（先检查左筷子是否可用）检查右筷子是否可用改变哲学家的状态为 DINING放下两支筷子，改变哲学家的状态为THINGKING结束查看下一个哲学家放下左筷子4源代码 (c+)/ 哲学家就餐问题的解法#include #include #include #include #include #include using namespace std;/命名空间 std 内定义的所有标识符都有效const unsigned int PHILOSOPHER_NUM=5; /哲学家数目

6、const char THINKING=1;/*标记当前哲学家的状态 ,1 表示等待 ,2表示得到饥饿 ,3 表示正在吃饭 */const char HUNGRY=2;const char DINING=3;HANDLE hPhilosopher5;/定义数组存放哲学家/*HANDLE(句柄 ) 是 windows 操作系统中的一个概念。指的是一个核心对象在某一个进程中的唯一索引*/HANDLE semaphorePHILOSOPHER_NUM;/ semaphore用来表示筷子是否可用HANDLE mutex;/ MutexDWORD WINAPI philosopherProc( LPVO

7、ID lpParameter)用来控制安全输出/返回 DWORD（32 位数据）的 API函数 philosopherProcint myid;char idStr128;char stateStr128;char mystate;int ret;unsigned int leftFork;/左筷子unsigned int rightFork;/右筷子myid = int(lpParameter);itoa(myid, idStr, 10);WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);cout philosopher myid begin. endl;Releas

8、eMutex(mutex);mystate = THINKING;/THINKING初始状态为leftFork = (myid) % PHILOSOPHER_NUM;rightFork = (myid + 1) % PHILOSOPHER_NUM;while (true)switch(mystate)case THINKING:mystate = HUNGRY;/strcpy(stateStr, HUNGRY);break;case HUNGRY:strcpy(stateStr, HUNGRY);ret = WaitForSingleObject(semaphoreleftFork, 0);/

9、可用if (ret = WAIT_OBJECT_0)ret = WaitForSingleObject(semaphorerightFork, 0); /改变状态先检查左筷子是否左筷子可用就拿起，再检查右筷子是否可用if (ret = WAIT_OBJECT_0)mystate = DINING;/右筷子可用，就改变自己的状态strcpy(stateStr, DINING);elseReleaseSemaphore(semaphoreleftFork, 1, NULL);/如果右筷子不可break;case DINING:吃完后把两支筷子都放下ReleaseSemaphore(semaphor

10、eleftFork, 1, NULL); ReleaseSemaphore(semaphorerightFork, 1, NULL);mystate = THINKING; / 改变自己的状态 strcpy(stateStr, THINKING);break;输出状态WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);cout philosopher myid is : stateStr endl; ReleaseMutex(mutex);sleep a random time : between 1 - 5 sint sleepTime;sleepTime = 1 +

11、(int)(5.0*rand()/(RAND_MAX+1.0);Sleep(sleepTime*10);int main()int i;srand(time(0);mutex = CreateMutex(NULL, false, NULL);for (i=0; iPHILOSOPHER_NUM; i+)semaphorei = CreateSemaphore(NULL, 1, 1, NULL); hPhilosopheri=CreateThread(NULL,0,philosopherProc,LPVOID(i),CREATE_SUSPENDED,0);for (i=0; iPHILOSOPHER_NUM; i+)ResumeThread(hPhilosopheri);Sleep(2000);return 0;5运行结果6结果分析对哲学家进行编号，将他们的初始状态全部设定为 THINGKING，接着先从 0 开始改变他们的状态为 HUNGRY，继续运行后 4 号和 2 号哲学家先 DINING，3 号和 1 号哲学家为HUNGRY，当 4 号哲学家吃完后， 0 号哲学家就开始 DINING。7总结及心得体会这次操作