哲学家就餐问题

这是由计算机科学家Dijkstra提出的经典死锁场景。
原版的故事里有五个哲学家(不过我们写的程序可以有N个哲学家)，这些哲学家们只做两件事－－思考和吃饭，他们思考的时候不需要任何共享资源，但是吃饭的时候就必须使用餐具，而餐桌上的餐具是有限的，原版的故事里，餐具是叉子，吃饭的时候要用两把叉子把面条从碗里捞出来。很显然把叉子换成筷子会更合理，所以：一个哲学家需要两根筷子才能吃饭。
现在引入问题的关键：这些哲学家很穷，只买得起五根筷子。他们坐成一圈，两个人的中间放一根筷子。哲学家吃饭的时候必须同时得到左手边和右手边的筷子。如果他身边的任何一位正在使用筷子，那他只有等着。
假设哲学家的编号是A、B、C、D、E，筷子编号是1、2、3、4、5，哲学家和筷子围成一圈如下图所示：

由于筷子位于哲学家的左右两侧，五支筷子模拟为循环链表模型，解决第一个哲学家对应1和5的筷子，这里可不必使用循环链表模型，只是本人想练练手。

共享资源：存放筷子的循环链表、finsih标志已有多少哲学家完成就餐。

主线程：初始化信号量（链表）、初始化循环链表结构、创建5个子线程（哲学家）、循环等待所有哲学家就餐完毕（finish标志）

子线程：思考（随机时间）、根据哲学家的座位获得对应的左右筷子的位置、加锁、P操作并且finsih++、解锁、V操作、完成就餐

本代码有可能造成死锁，当五个人均获取左筷子时。可优化，这个只是一个小的改动，大家多思考，方法有很多，例如可以让哲学家按顺序就餐等

附上代码

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <semaphore.h>#define NUM 5typedef struct Node{struct Node *next;sem_t chopsticks;
}node;typedef struct list_cycle{node header;int length;
}list_cyc;int finish = 0;
pthread_mutex_t mlock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
char philosophers[NUM] = {'A','B','C','D','E'};
list_cyc *list;
node n[NUM];void sys_err(char *str)
{perror("str");exit(-1);
}//遍历链表
sem_t traverse(const unsigned char num)
{int i;sem_t ret;node *cur = (node *)&list->header;for(i = 0; i < num; i++){cur = cur->next; }ret = cur->chopsticks;return ret;
}
//哲学家就餐
void *philosopher(void *arg)
{char phil = *(char *)arg;int thk_time = rand()%10;unsigned char num = phil - 'A' + 1;sem_t left = traverse(num);sem_t right = traverse(num + 1);printf("philosopher %c num %u waitting %d\n",phil,num,thk_time);sleep(thk_time);//思考pthread_mutex_lock(&mlock);sem_wait(&left);printf("philosopher %c fetches chopstick %d\n",phil,num);sem_wait(&right);printf("philosopher %c fetches chopstick %d\n",phil,num + 1);finish++;pthread_mutex_unlock(&mlock);sem_post(&left);sem_post(&right);printf("philosopher %c releases chopstick %d %d\n",phil,num, num + 1);return NULL;
}int main(void)
{int i = 0;srand(time(NULL));pthread_t tid[5];pthread_attr_t attr;list = (list_cyc *)calloc(1,sizeof(list_cyc));for(i = 0; i < NUM; i++){sem_init(&n[i].chopsticks,0,1);}list->header.next = &n[0];for(i = 0; i < NUM - 1; i++){n[i].next = &n[i+1];list->length++;}n[i].next = &n[0];list->length++;pthread_attr_init(&attr);pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);for(i = 0; i < 5; i++){pthread_create(&tid[i], &attr, philosopher, &philosophers[i]);}printf("main pthread waitting\n");while(finish != 5);for(i = 0; i<NUM; i++){sem_destroy(&n[i].chopsticks);}pthread_mutex_destroy(&mlock);printf("the dining is ending ...\n");return 0;
}

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