经典IPC问题实现与思考

本文介绍多种同步方法来解决进程间通信问题，并给出模型的代码实现。

代码介绍

本文主要侧重于代码实现，若对互斥（mutex）以及死锁问题还不够熟悉，可以参考我这篇文章。

1. ​

  include <pthread.h>
   - pthread_mutex_t
     - 用于创建互斥（mutex）变量
   - pthread_mutex_lock
     - 用于对互斥加锁，防止其他进程（线程）进入临界区。
   - pthread_create
     - 用于创建临界区
   - pthread_t
     - 标识线程```

1. ​

include <semaphore.h>

   - sem_t
     - 用于创建信号量变量
   - sem_init
     - 信号量初始化函数
   - sem_wait
     - 相当于Dijkstra的down操作
   - sem_post
     - 相当于Dijkstra的up操作

哲学家进餐问题

引言

对于问题的描述不过多介绍，可参考wiki。

最naive的想法就是哲学家先取左叉子，再取右叉，最后再依次放回就行。但很遗憾这种想法会造成死锁。想象一下：若在同一时刻所有的哲学家都同时拿起左叉，那他们再也拿不到右叉，导致程序在一直运行却又无法进行下去。

因此，我们很容易想到利用互斥（mutex）进行改进。我们将哲学家进餐的一系列动作都lock起来，这样的确能避免死锁，但这样也会导致同一时间只有一个进程在进餐（资源浪费），有没有更好的方法呢？

我们知道，若有n个哲学家，则最多n/2个哲学家同时进餐。我们可以首先利用mutex将取叉的动作lock住，同时检查周围的人是否正在进餐。这样，我们就需要一个数组来标识每个哲学家的状态。最后，我们把动作分解为take_forks,eat,think,put_forks四个状态，其中需要特别注意take_forks和put_forks。

代码

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>