二、吃水果综合设计

桌子上有一只盘子，最多可容纳两个水果，每次只能放入或取出一个水果。爸爸专向盘子放苹果（apple），妈妈专向盘子中放桔子（orange）；两个儿子专等吃盘子中的桔子，两个女儿专等吃盘子中的苹果。请用P、V操作来实现爸爸、妈妈、儿子、女儿之间的同步与互斥关系。

【设计要求】
了解信号量机制，了解并掌握进程同步和互斥机制，熟悉信号量的操作函数，利用信号量实现对共享资源的控制。编程模拟实现这一问题的程序控制，分析处理过程。

1. 1.pv操作代码

semaphore empty=2,mutex=1,apple=0,orange=0; void father(){do{P(empty);    //等待盘子为空P(metux);    //等待获取对盘子的操作爸爸向盘中放一个苹果;V(mutex);   //释放对盘子的操作V(apple);   //通知女儿可以来盘子中取苹果}while(TRUE);
}void mather(){            do{P(empty);     //等待盘子为空P(metux);       //等待获取对盘子的操作妈妈向盘中放一个桔子;V(mutex);        //释放对盘子的操作V(orange);        //通知儿子可以来盘子中取橘子}while(TRUE);
}void son1(){                        do{P(orange);       //判断盘子中是否有桔子P(metux);        //等待获取对盘子的操作儿子1取出盘中的桔子;V(mutex);      //释放对盘子的操作V(empty);      //盘子空了，可以继续放水果了}while(TRUE);
}
void son2(){                        do{P(orange);       //判断盘子中是否有桔子P(metux);        //等待获取对盘子的操作儿子2取出盘中的桔子;V(mutex);      //释放对盘子的操作V(empty);      //盘子空了，可以继续放水果了}while(TRUE);
}void daugther1(){ do{P(apple);       //判断盘子中是否有苹果P(metux);        //等待获取对盘子的操作女儿1取出盘中的苹果;V(mutex);      //释放对盘子的操作V(empty);      //盘子空了，可以继续放水果了}while(TRUE);
}
void daugther2(){ do{P(apple);       //判断盘子中是否有苹果P(metux);        //等待获取对盘子的操作女儿2取出盘中的苹果;V(mutex);      //释放对盘子的操作V(empty);      //盘子空了，可以继续放水果了}while(TRUE);
}void main() {                 //四个并发进程的同步执行cobeginfather(); mather();  son();son();daugther();daugther();coend
}

2.c++程序代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>#include <semaphore.h>
#include <errno.h>#include <unistd.h>
#define total 2sem_t remain, apple, orange, mutex;
static unsigned int vremain = 2, vapple = 0, vorange = 0;void *father(void *);
void *mather(void *);
void *son1(void *);
void *son2(void *);
void *daughter1(void *);
void *daughter2(void *);
void print_sem();int main() {pthread_t fa, ma, so ,da;sem_init(&remain, 0, total);//总数初始化为2sem_init(&apple, 0, 0);//盆子中苹果数, 开始为0sem_init(&orange, 0, 0);//盆子中梨子数, 开始为0sem_init(&mutex, 0, 1);//互斥锁, 初始为1pthread_create(&fa, NULL, &father, NULL);pthread_create(&ma, NULL, &mather, NULL);pthread_create(&so, NULL, &son1, NULL);pthread_create(&da, NULL, &daughter1, NULL);pthread_create(&so, NULL, &son2, NULL);pthread_create(&da, NULL, &daughter2, NULL);for(;;);
}void *father(void *arg) {while(1) {sem_wait(&remain);sem_wait(&mutex);vremain--;vapple++;printf("父亲放苹果, 剩余空间=%u, 苹果数=%u\n", vremain, vapple);sem_post(&mutex);sem_post(&apple);sleep(1);}
}void *mather(void *arg) {while(1) {sem_wait(&remain);sem_wait(&mutex);vremain--; vorange++;printf("母亲放橘子, 剩余空间=%u, 橘子数=%u\n", vremain, vorange);sem_post(&mutex);sem_post(&orange);sleep(2);}
}void *son1(void *arg) {while(1) {sem_wait(&orange);sem_wait(&mutex);               vremain++; vorange--;printf("儿子吃橘子, 剩余空间=%u, 橘子数=%u\n", vremain, vorange);sem_post(&mutex);sem_post(&remain);sleep(3);}
}void *son2(void *arg) {while(1) {sem_wait(&orange);sem_wait(&mutex);
vremain++; vorange--;printf("儿子2吃橘子, 剩余空间=%u, 橘子数=%u\n", vremain, vorange);sem_post(&mutex);sem_post(&remain);sleep(3);}
}
void *daughter1(void *arg) {while(1) {sem_wait(&apple);sem_wait(&mutex);vremain++; vapple--;printf("女儿1吃苹果, 剩余空间=%u, 苹果数=%u\n", vremain, vapple);sem_post(&mutex);sem_post(&remain);sleep(3);}
}void *daughter2(void *arg) {while(1) {sem_wait(&apple);sem_wait(&mutex);
vremain++; vapple--;printf("女儿2吃苹果, 剩余空间=%u, 苹果数=%u\n", vremain, vapple);sem_post(&mutex);sem_post(&remain);sleep(3);}
}void print_sem() {int val1, val2, val3;sem_getvalue(&remain, &val1);sem_getvalue(&apple, &val2);sem_getvalue(&orange, &val3);printf("Semaphore: remain:%d, apple:%d, orange:%d\n", val1, val2, val3);
}

3.程序模拟实现截图

第一次模拟实验截图

第二次模拟实验截图

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