#
题目重述
4.15 "理发师睡觉"问
题：假设理发店由一个有 $n$ 个座位的等待间和一个理发间（仅有一个座位）组成。当没有顾客时，理发师睡觉。顾客到来后，若等待间有空座则坐下等待；否则离开。当顾客进入理发间发现理发师正在睡觉时，会叫醒理发师理发。理发完成后，顾客离开，理发师继续睡直到下一个顾客到来。请编写程序模拟该过程。
# 给出答案（带注释的代码块）
```c
#include <stdio
.h>
#include <stdlib
.h>
#include <pthread
.h>
#include <semaphore
.h>
#define NUM_SEATS 5 // 等待间座位数
#define MAX_CUSTOMERS 10 // 最大顾客数
// 信号量定义
sem_t barber_ready; // 理发师是否准备好 (1: 准备好, 0: 睡觉/忙碌)
sem_t customer_arrived; // 顾客是否到达 (0: 无人, >0: 有顾客等待)
sem_t mutex; // 互斥锁，保护共享变量
int waiting_customers = 0; // 当前等待的顾客数量
// 理发师线程函数
void* barber(void* arg) {
while (1) {
printf("理发师：现在没有顾客，我去睡觉
...\n");
// 等待顾客到达
sem_wait(&customer_arrived);
// 获得互斥锁
sem_wait(&mutex);
waiting_customers--;
printf("理发师：开始为顾客理发，剩余等待顾客：%d\n", waiting_customers);
sem_post(&mutex);
// 开始理发（占用时间）
printf("理发师：正在理发
...\n");
sleep(2); // 模拟理发耗时
// 理发完成，通知顾客已完成
sem_post(&barber_ready);
printf("理发师：理发完成。\n");
}
return NULL;
}
// 顾客线程函数
void* customer(void* arg) {
long id = (long)arg;
printf("顾客 %ld：到达理发店。\n", id);
sem_wait(&mutex);
if (waiting_customers < NUM_SEATS) {
waiting_customers++;
printf("顾客 %ld：在等待区坐下，当前等待人数：%d\n", id, waiting_customers);
// 通知理发师有顾客到达
sem_post(&customer_arrived);
sem_post(&mutex);
// 等待理发师准备好给自己理发
sem_wait(&barber_ready);
printf("顾客 %ld：正在被理发
...\n", id);
printf("顾客 %ld：理发结束，离开。\n", id);
} else {
// 等待区已满，顾客离开
sem_post(&mutex);
printf("顾客 %ld：等待区已满，离开。\n", id);
}
return NULL;
}
int main() {
pthread_t barber_thread;
pthread_t customer_threads[MAX_CUSTOMERS];
// 初始化信号量
sem_init(&barber_ready, 0, 0);
sem_init(&customer_arrived, 0, 0);
sem_init(&mutex, 0, 1);
// 创建理发师线程
pthread_create(&barber_thread, NULL, barber, NULL);
// 创建多个顾客线程
for (long i = 0; i < MAX_CUSTOMERS; i++) {
pthread_create(&customer_threads[i], NULL, customer, (void*)i);
sleep(1); // 模拟顾客陆续到达
}
// 等待所有顾客线程结束
for (int i = 0; i < MAX_CUSTOMERS; i++) {
pthread_join(customer_threads[i], NULL);
}
// 不终止理发师线程，实际中可用标志位控制退出
pthread_cancel(barber_thread);
pthread_join(barber_thread, NULL);
// 销毁信号量
sem_destroy(&barber_ready);
sem_destroy(&customer_arrived);
sem_destroy(&mutex);
return 0;
}
```
# 代码解析
- 使用 `semaphore` 实现同步：`customer_arrived` 表示是否有顾客到达，`barber_ready` 表示理发师是否可以服务下一位顾客，`mutex` 保证对共享变量 `waiting_customers` 的互斥访问。
- 理发师线程循环执行：等待顾客 → 减少等待计数 → 理发 → 释放资源。
- 顾客线程尝试进入：获取锁 → 检查座位 → 若有空位则留下并唤醒理发师，否则离开。
- 利用 POSIX 线程 (`pthread`) 模拟并发行为，`sleep()` 模拟事件延迟。
# 知识点
- **信号量（Semaphore）**：用于进程/线程间同步，通过 `wait()` 和 `post()` 操作实现资源控制与通信。
- **互斥锁（Mutex）**：确保同一时间只有一个线程访问临界区，防止数据竞争。
- **生产者-消费者模型变种**：本
题是有限缓冲区的特殊形式，顾客为生产者，理发师为消费者。
扫一扫
2328
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
