操作系统哲学家就餐问题课程设计C语言Word下载.docx
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（3）多线程编程方法参见附件。
3.调试报告：
1）调试记录
2）自我评析和总结
上机时间安排：
18周一~五08：
0－12：
00
指导教师签名：
年月日
系主任（或责任教师）签名：
年月日
用多线程同步方法解决哲学家就餐问题
（Dining-PhilosophersProblem）
1．设计题目与要求
1.1设计题目描述：
用多线程同步方法解决哲学家就餐问题（Dining-PhilosophersProblem）
1.2要求：
2．总体设计思想及系统平台、语言、工具
2.1总体设计思想
哲学家就餐问题，即共有5个哲学家绕一个圆桌做在5个位置上，他们每2个人中间有一只筷子，共5只筷子，只有当每个哲学家取得他左右两边的筷子时，哲学家才能开始就餐，其它时间，哲学家只能思考或等待筷子。
为避免哲学家互相等待对方的筷子发生死锁，本次课程设计要求只许4个哲学家入席，以保证至少有一个哲学家能够进餐。
本课程设计将room作为信号量，将其初始化为4，以保证只允许4个哲学家同时入席就餐，这样就能保证至少有一个哲学家可以就餐。
针对每个哲学家，通过共享操作函数代码，分别建立5个线程，以实现同步哲学家就餐，而申请进入餐厅的哲学家进入room的等待队列，根据FIFO的原则，总会进入到餐厅就餐，因此不会出现饿死和死锁的现象，针对5只筷子分别设置了5个互斥信号量，以保证每只筷子每次只能被取得一次。
2.2系统平台、语言及工具
（1）操作系统：
（2）程序设计语言：
（3）工具：
编辑工具Vi、编译器gcc
3．数据结构与模块说明
线程创建函数pthread_create声明如下：
#include<
pthread.h>
intpthread_create（pthread_t*thread,pthread_attr_t*attr,Void*（*start_routine）（void*）,void*arg）;
等待其它线程结束函数pthread_join声明如下：
#include<
intpthread_join（pthread_tth,void*thread_return）;
信号量的数据类型为结构sem_t，它本质上是一个长整型的数。
初始化信号量函数sem_init声明如下：
semaphore.h>
sem_init（sem_t*sem,intpshared,unsignedintvalue）;
增加信号量值函数sem_post声明如下：
Sem_post（sem_t*sem）;
减少信号量值函数sem_wait声明如下
Sem_wait（sem_t*sem）;
主要数据结构声明：
#defineNUMBERS5//将哲学家人数NUMBERS定义为5
sem_tchopstics[NUMBERS]//定义5只筷子的互斥信号量chopstics
sem_troom//定义避免死锁的同步信号量room
线程共享函数伪代码：
void*Share（inti）
{
think（）;
wait（room）;
//请求入席进餐
wait（chopstick[i]）;
//请求左手边的筷子
wait（chopstick[（i+1）%5]）;
//请求右手边的筷子
eat（）;
signal（chopstick[i]）;
//释放左手边的筷子
signal（chopstick[（i+1）%5]）;
//释放右手边的筷子
signal（room）;
//退出席位释放信号量chairs
}
4．用户名、源程序名、目标程序名和源程序
4.1用户名、源程序名、目标程序名
用户名：
源程序名：
目标程序名：
4.2源程序
stdio.h>
unistd.h>
#defineNUMBERS5
sem_tchopstics[NUMBERS];
sem_troom;
sem_tmutex;
intflag[NUMBERS]={0,0,0,0,0};
intchairs[NUMBERS]={0,1,2,3,4};
inti,j;
void*Share（intthreadid）;
intmain（）
interror;
pthread_tthreads[NUMBERS];
for（i=0;
i<
NUMBERS;
i++）
{
sem_init（&
chopstics[i],0,1）;
}
sem_init（&
room,0,NUMBERS-1）;
mutex,0,1）;
error=pthread_create（&
threads[i],NULL,（void*）Share,（void*）i）;
if（error）
{
printf（"
ERROR:
threadcreatefailed!
!
"
）;
//exit（-1）;
}
pthread_join（threads[i],NULL）;
}
void*Share（intthreadid）
inti=threadid;
sem_wait（&
room）;
flag[i]=1;
chopstics[i]）;
printf（"
philosopher%dgetchopstics%d\n"
i,i）;
chopstics[（i+1）%NUMBERS]）;
i,（i+1）%NUMBERS）;
mutex）;
\n*********************************************\n"
printf（"
Dining...\n"
philosopher:
%d,onchairs%dandeating\n"
i,chairs[i]）;
for（j=0;
j<
j++）
if（（j!
=i）&
&
flag[j]）
philosopher%d,onchairs%dandhungry\n"
j,chairs[j]）;
sleep（3）;
sem_post（&
printf（"
philosopher%disfullandputdownchopstics%dand%dandleft\n"
i,i,（i+1）%NUMBERS）;
*********************************************\n\n"
flag[i]=0;
5．运行结果
6．调试记录
（1）将写好的代码进行编译，出现如下错误提示：
1.c:
（.text+0x37）:
undefinedreferenceto`sem_init'
（.text+0x6a）:
（.text+0x86）:
（.text+0xc8）:
undefinedreferenceto`pthread_create'
（.text+0x108）:
undefinedreferenceto`pthread_join'
/tmp/ccq8XD3O.o:
Infunction`Share'
:
（.text+0x13f）:
undefinedreferenceto`sem_wait'
（.text+0x160）:
（.text+0x1b0）:
（.text+0x1f7）:
（.text+0x2ad）:
undefinedreferenceto`sem_post'
（.text+0x2c0）:
（.text+0x2f5）:
（.text+0x35d）:
collect2:
ldreturned1exitstatus
检查发现，pthread库不是Linux系统默认的库，连接时需要使用库libpthread.a,所以在使用pthread_create创建线程时，在编译中要加-lpthread参数:
gcc-lpthread-o11.c
（2）重新编译代码，出现如下错误提示：
9:
error:
invalidinitializer
10:
Infunction‘main’:
35:
warning:
incompatibleimplicitdeclarationofbuilt-infunction‘exit’
Infunction‘Share’:
48:
incompatibletypeswhenassigningtotype‘sem_t’fromtype‘int’
71:
expected‘;
’before‘sem_post’
76:
仔细查看代码，发是对信号灯初始不能在定义的时候直接初始化，改用sem_init（）函数对room,mutex和flag[]进行初始化，去掉exit（）函数，找到缺少‘；
’的地方，添加‘；
’
（3）重新编译、连接、运行程序，出现如下错误提示：
查看代码，发现对信号灯flag[]使用出错，将flag[i]=1改为sem_wait（&
flag[i]）；
flag[i]=0改为sem_post（&
flag[i]）
（4）重新编译、连接、运行程序，没有错误提示，但是结果有误：
philosopher0getchopstics0
I'
mphilosopher0getchopstics0
程序程出现死锁，无法正常进行，查看代码，发现不应该把flag[]设置为信号
（5）改正后，重新编译、连接，运行程序，得到正确结果
philosopher1getchopstics1
philosopher2getchopstics2
philosopher3getchopstics3
philosopher3getchopstics4
*********************************************
Dining...
3,onchairs3andeating
philosopher0,onchairs0andhungry
philosopher1,onchairs1andhungry
philosopher2,onchairs2andhungry
philosopher3isfullandputdownchopstics3and4andleft*********************************************
philosopher2getchopstics3
2,onchairs2andeating
philosopher4,onchairs4andhungry
philosopher4getchopstics4
philosopher2isfullandputdownchopstics2and3andleft
philosopher1getchopstics2
Dining...philosopher:
1,onchairs1andeating
philosopher1isfullandputdownchopstics1and2andleft
philosopher0getchopstics1
0,onchairs0andeating
philosopher0isfullandputdownchopstics0and1andleft
philosopher4getchopstics0
4,onchairs4andeating
philosopher4isfullandputdownchopstics4and0andleft
7．自我评析与总结
通过本次课程设计，我对哲学家就餐这一操作系统经典问题有了进一步的了解，尤其是在设计进程同步算法方面有了新的认识。
通过亲自动手和查询资料，我知道了通过Linux系统的线程机制和信号量控制来实现哲学家就餐问题的并发控制。
在这次课程设计中，由于没有掌握好进程同步中的一些关键知识，导致在实际操作中遇到了很多问题，比如说对信号灯初始化，可以用sem_init函数来很好的实现，而不需要在定义的时候就进行初始化。
在整个程序设计和完善中，遇到很多问题，有些是由于对知识不了解引起的，有些是由于粗心引起的。
此次课程设计使我明白，在程序设计中，我们需要有一个清晰的整体结构，然后针对每个模块逐步实现其功能，在设计中也需要有严谨和认真的态度，才会更好的完成一项任务。
8．参考文献
[1]《操作系统概念》（第七版），AbrahamSilberschatz等著，高等教育出版社出版
[2]《LinuxC编程实践》，童永清著，人民邮电出版社
[3]《操作系统》（第3版）（中译本），OPERATINGSYSTEMS（3RDEDITION）,（美）HARVETM.DEITEL;
PAULJ.DEITEL;
DAVIDR.CHOFFNES,清华大学出版社
本科生课程设计成绩评定表
班级：
姓名：
学号：
序号
评分项目
满分
实得分
1
学习态度认真、遵守纪律
10
2
设计分析合理性
3
设计方案正确性、可行性、创造性
20
4
设计结果正确性
40
5
设计报告的规范性
6
设计验收
总得分/等级
评语：
注：
最终成绩以五级分制记。
优（90-100分）、良（80-89分）、中（70-79分）、
及格（60-69分）、60分以下为不及格
指导教师签名：
200年 月 日
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