操作系统原理课程设计——多线程实现单词统计工具实验-优快云博客

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[设计目的]

1．学习并掌握多线程编程的基本概念和技巧；

2．理解并应用互斥锁（mutex）来同步线程间的操作；

3．设计并实现一个能够并行处理文件的单词统计工具。

[设计要求]

在操作系统当中，实现一个多线程程序，能够同时对两个文本文件进行单词统计。

在操作系统中，确保线程安全，避免在统计过程中出现数据竞争。

[设计思想及内容]

设计思想是通过创建两个线程，每个线程负责读取并统计一个文件中的单词数量。使用互斥锁来同步对共享变量total的访问，确保统计结果的正确性。

[数据结构设计]

total_words: 用于存储两个文件中单词总数的全局变量。

counter_clock: 互斥锁，用于同步对total变量的访问

total:用于存储统计总的文件中的单词总数的全局变量

补充命令

可能有的小伙伴不记得一些命令了，这里我稍微写一下（以我的文件world_total为例）

vim word_total.c 还有两个文本文件：vim word1.txt 和vim word2.txt

gcc word_total.c -o word_total

./word_total ./word1.txt ./word2.txt

[程序源码]

#include <stdio.h>

#include <pthread.h>//POSIX线程库，用于创建和管理线程

//字符串类型函数库，用于判断字符是否为字母或者数字

#include <ctype.h>        

#include <stdlib.h>   //标准库，提供一些通用函数，如exit()



//用于统计总的单词数

int total=0;



//定义互斥锁

//声明并初始化一个互斥锁，用于同步对total_words变量的访问。

pthread_mutex_t counter_clock=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;



int main(int ac,char *av[])

{

  void *count_words(void *);

//如果参数个数不等于三个，则打印提示后退出程序

//三个是因为程序名、两个文件名

  if(ac!=3)

  {

    printf("Usage:%s file1 file2\n",av[0]);

    exit(1);

  }

//创建两个线程tidp1和tidp2，分别用于处理两个文件的单词统计

  pthread_t tidp1,tidp2;

  int e1,e2;

 //建立两个线程tidp1 tidp2

  e1=pthread_create(&tidp1,NULL,count_words,av[1]);

  e2=pthread_create(&tidp2,NULL,count_words,av[2]);



//使用pthread_join等待两个线程完成。

//让线程tidp1和tidp2进入等待状态

  pthread_join(tidp1,NULL);

  pthread_join(tidp2,NULL);

  printf(“\n”);

printf(“total = %d”,total);

  return 0;

}



//这是一个线程函数，由main函数中的pthread_create调用

void *count_words(void *f)

{

  char *filename=(char *)f;

  FILE *fp;

  int c,prevc='\0';

  int total_words=0;

  if((fp=fopen(filename,"r"))!=NULL){

    while((c=getc(fp))!=EOF)

{

//使用isalnum函数判断字符是否为字母或数字

      if(!isalnum(c) && isalnum(prevc)){



//当遇到一个非字母数字字符且前一个字符是字母数字时，认为发现了一个单词//的边界。此时：

//1使用pthread_mutex_lock锁定互斥锁，以确保线程安全地增加单词计数。

//2增加total_words计数。

//3使用pthread_mutex_unlock解锁互斥锁（类似于pv原语）

         pthread_mutex_lock(&counter_clock);

         total_words++;

         pthread_mutex_unlock(&counter_clock);

       }

       prevc=c;

    }

    fclose(fp);

printf("total_words=%d\n",total_words);



pthread_mutex_lock(&counter_clock);

total+=total_words;

pthread_mutex_unlock(&counter_clock);

  }else{

        perror(filename);

  }

  return NULL;

}