IO进程线程-线程同步互斥机制

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1.作业一

2.作业二

3.作业三

4.思维导图

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1.作业一

使用信号量实现

// 要求定义一个全局变量 char buf[] = "1234567"，创建两个线程，不考虑退出条件。
// A线程循环打印buf字符串，
// B线程循环倒置buf字符串，即buf中本来存储1234567，倒置后buf中存储7654321. 不打印！！
// 倒置不允许使用辅助数组。
// 要求A线程打印出来的结果只能为 1234567  或者  7654321   不允许出现7634521  7234567
// 不允许使用sleep函数

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

sem_t sem1, sem2;

char buf[] = "1234567";

/// @brief 线程体A
void* taskA(void* arg);

/// @brief 线程体B
void* taskB(void* arg);

int main(int argc, const char* argv[])
{
    // 创建信号量
    sem_init(&sem1, 0, 1);
    sem_init(&sem2, 0, 0);

    // 创建线程
    pthread_t tidA, tidB;
    if (pthread_create(&tidA, NULL, taskA, NULL) != 0) {
        printf("pthread_create tidA error\n");
        return -1;
    }
    if (pthread_create(&tidB, NULL, taskB, NULL) != 0) {
        printf("pthread_create tidB error\n");
        return -1;
    }
    // 阻塞等待线程A退出
    pthread_join(tidA, NULL);
    pthread_join(tidB, NULL);
    return 0;
}

void* taskA(void* arg)
{
    while (1) {
        // 获取信号
        sem_wait(&sem1);
        // 打印buf
        printf("%s\n", buf);
        // 释放信号
        sem_post(&sem2);
    }
}

void* taskB(void* arg)
{
    while (1) {
        sem_wait(&sem2);
        int start = 0; // 第一个字符下标
        int end = sizeof(buf) - 2; // 最后一个字符下标
        // 逆置
        while (start < end) {
            buf[start] = buf[start] ^ buf[end];
            buf[end] = buf[start] ^ buf[end];
            buf[start] = buf[start] ^ buf[end];
            start++;
            end--;
        }
        sem_post(&sem1);
    }
}

2.作业二

// 1.将一个文件中的数据打印到终端，类似cat一个文件，要求如下：
// 一个线程读取文件中的数据
// 另外一个线程打印文件中的数据
#include <fcntl.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

// 定义信号量
sem_t sem1, sem2;

char buf[32] = "";

void* task1(void* arg)
{

    int len = 0;
    while (1) {
        // 获取信号量
        sem_wait(&sem1);
        len = read(*(int*)arg, buf, sizeof(buf));
        buf[len] = '\0';
        sem_post(&sem2);
        if (len == 0) {
            break;
        }
    }

    pthread_exit(NULL);
}
void* task2(void* arg)
{
    while (1) {
        // 获取信号量
        sem_wait(&sem2);
        if (strlen(buf) == 0) {
            break;
        }
        printf("%s", buf);
        memset(buf, 0, sizeof(buf));
        sem_post(&sem1);
    }

    pthread_exit(NULL);
}
int main(int argc, const char* argv[])
{
    // 1.校验参数
    if (argc != 2) {
        printf("input error\n");
        printf("usage: ./a.out  filename\n");
        return -1;
    }

    // 2.打开文件
    int fd = open(argv[1], O_RDONLY);
    if (-1 == fd) {
        perror("open");
        return -1;
    }

    sem_init(&sem1, 0, 1);
    sem_init(&sem2, 0, 0);

    // 4.创建线程
    pthread_t tid1, tid2;
    if (pthread_create(&tid1, NULL, task1, &fd) != 0) {
        printf("pthread_create tiad1 error\n");
        return -1;
    }
    if (pthread_create(&tid2, NULL, task2, buf) != 0) {
        printf("pthread_create tiad2 error\n");
        return -1;
    }

    // 阻塞等待回收子线程资源
    pthread_join(tid1, NULL);
    pthread_join(tid2, NULL);

    close(fd);
    return 0;
}

3.作业三

// 2.现有ID号为a b c的三个线程，每个线程的任务都是循环打印自己id号，要求打印的顺序为abc
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

// 定义互斥锁
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

// 定义条件变量
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

int flags = 0;
char* buf = "ABC";
int i = 0;
void* task(void* arg)
{
    while (1) {
        // 获取锁,上锁,阻塞其他线程
        pthread_mutex_lock(&mutex);

        // 判断标识
        while (flags == 0) {
            pthread_cond_wait(&cond, &mutex); // 入队之后,代码会阻塞在这里
        }
        flags = 0; // 将flags置0,防止其他线程被唤醒
        printf("%c--->%ld\n", buf[i], pthread_self());
        if (++i > 2) {
            i = 0;
        }
        // 解锁
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
}

int main(int argc, const char* argv[])
{
    pthread_t tidA, tidB, tidC;
    if (pthread_create(&tidA, NULL, task, NULL) != 0) {
        printf("pthread_create tiadA error\n");
        return -1;
    }
    if (pthread_create(&tidB, NULL, task, NULL) != 0) {
        printf("pthread_create tiadB error\n");
        return -1;
    }
    if (pthread_create(&tidC, NULL, task, NULL) != 0) {
        printf("pthread_create tiadC error\n");
        return -1;
    }
    while (1) {
        sleep(1);
        flags = 1;
        pthread_cond_signal(&cond);
    }
    return 0;
}

4.思维导图

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