进程(线程)间同步互斥问题(四) 三个烟鬼问题

问题描述

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三个烟鬼问题实际上就是线程的并发问题:

• 三个烟鬼，一个有烟草，一个有烟纸，一个有火柴
• 上帝拿走两个人的材料给一个人，那么你那个人可以抽一支烟
• 当那个人抽完这只烟的时候，上帝重新做决策

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题目分析：

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－其实就是有前提条件的同步问题:

• “上帝给材料才能抽烟”
• “当前抽烟的抽完上帝才能指派下一个人”
• 同时只会有一个人在抽烟

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基本思路：

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• 首先考虑上帝:
  
  • 上帝指派人的时候，不能有人在抽烟，所以需要一个信号量标记是否有人在抽烟:
    
    • 1代表当前没有人正在抽烟
    • 0代表当前有人正在抽烟
      -　上帝指派之后会更新一个烟鬼的信号量使它可以抽烟，然后上帝等待烟鬼抽完烟再进行重新指派
• 烟鬼要等待上帝指派，才能抽烟，所以每个烟鬼有一个信号量
  
  • 1代表当前有权利抽烟
  • 0代表还需继续等待
  • 抽完烟更新smoking状态唤醒上帝

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代码如下：

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#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

#define TRUE 1
#define MAX 3
#define p(x) sem_wait(&x)
#define v(x) sem_post(&x)

sem_t smoker[MAX],smoking;

void init ( )
{
    int i;
    for ( i = 0 ; i < MAX ; i++ )
        sem_init ( &smoker[i] , 0 , 0 );
    sem_init ( &smoking , 0 , 1 );
}

void* _judge ( )
{
    while ( TRUE )
    {
        p(smoking);
        int x = (rand()%MAX+MAX)%MAX;
        v(smoker[x]);
    }
}

void* _smoker ( void* arg )
{
    int *p = (int*)arg;
    int x = *p;
    while ( TRUE )
    {
       p(smoker[x]);
       printf ( "%dth smoker smoking....\n" , x );
       sleep(1);
       v(smoking); 
    }
}

int main ( )
{
    init ( );
    pthread_t sid[MAX],jid;
    int sid1[MAX];
    int i;
    srand ( (unsigned)time(NULL));
    pthread_create ( &jid , NULL , _judge , NULL );
    for ( i = 0 ; i < MAX; i++ )
    {
        sid1[i] = i;
        pthread_create ( &sid[i] , NULL , _smoker , &sid1[i] );
    }
    for ( i = 0 ; i < MAX ; i++ )
        pthread_join ( sid[i] , NULL );
}