使用 5 个信号量和进程打印数字 1 到 100

Posted 2023-02-23

【中文标题】使用 5 个信号量和进程打印数字 1 到 100

【英文标题】：Print the numbers 1 to 100 using 5 semaphores and processes

【发布时间】：2016-03-31 03:09:06

【问题描述】：

我有一个任务是用 c 语言编写一个程序，它将向 shell 打印数字 1 - 100。我必须使用 5 个进程。第一个将打印 1, 6, 11, 16... 第二个 2, 7, 12, 17... 以此类推。 我需要创建 5 个信号量来同步这些进程。 五个信号量需要初始化为0、1、2、3、4。

这是否意味着我需要使用semctl？

另外，据说打印 1 的进程必须用 4 初始化，打印 2 的进程 - 用 3 初始化，以此类推。

如何执行此操作？

最后，据说在打印一个数字之前，我需要执行等待 4 次以将信号量值减 4，打印完数字后我需要使用信号将其他信号量值增加 1。

我尝试了很多方法，但都无法解决。我不明白这些进程之间的时间安排——如何让每个进程使用某个信号量？以及如何稍后“返回”该进程，而不在我已经拥有的子进程中创建子进程？

这是我能做到的最多：

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void increaseallbutI(int i);
void cleanup();
int semid;
struct sembuf sops[1];

union semun

    int val;
    struct semid_ds * buff;
    unsigned short *array;
    struct seminfo *_buf;
;
union semun semarg;

void main()

    int i, j, k, status, num = 1;
    pid_t pid[5];

    semid=semget(IPC_PRIVATE, 5, 0600);

    for(i = 1; i < 17; i++)
    
        signal(i, &cleanup);
    

    for(i = 0; i < 5; i++)
    
        semarg.val = 4 - i;
        semctl(semid, i, SETVAL, semarg);
    

    sops->sem_num = 0;
    sops->sem_flg = 0;

    for(i = 0; i < 5; i++)
    
        if(fork()==0)
        
            for(j = i + 1; j < 101; j += 5)
            
                wait(&status);
                wait(&status);
                wait(&status);
                wait(&status);
                printf("%d\n", j);
                fflush(stdout);

                signal(i, &increaseallbutI);
            
        
    


void cleanup()

    semctl ( semid , 0 , IPC_RMID , semarg );
    exit(1);


void increaseallbutI(int i)

    int k;
    for(k = 0; k < 5; k++)
    
        if(k != i)
        
            sops->sem_op = 1;
            sops->sem_num = k;
            semop ( semid , sops , 1 );
        
    
    exit(1);

【问题讨论】：

您的程序将无法按原样运行，因为您正在使用 wait () 函数，该函数的行为是停止父进程，直到子进程返回。这意味着每个进程（父进程和子进程）都将等待永远不会到达的退出。您真正想要使用的是 sem_wait 函数，它将信号量计数减少 1，因此您需要其中的 4 个。同样，您需要某种 sem_signal 来增加信号量的值。他们是否告诉您实现自己的信号量，还是允许您使用库？

首先，非常感谢您的回答。其次，我认为我可以使用图书馆。

所以，我可以打电话给sem_wait，而不是那些waits？我应该通过什么作为论点？我需要创建一个sem_t sem 并调用sem_init(&sem, 0, 0)吗？

您必须使用 sem_wait。如果您使用的是 posix 信号量，那么您应该检查文档中的正确语法，然后您应该初始化 5 个不同的信号量并正确初始化它们（这意味着使用 sem_init 和正确的信号量值，例如 sem 1 为 4 等等） .

【参考方案1】：

你的程序结构基本正确。

所以，我可以打电话给那些waits sem_wait?我应该通过什么作为论点？我需要吗 创建一个sem_t sem 并调用sem_init(&sem, 0, 0)?

不，您和 ThCP 混淆了 System V 和 POSIX 信号量。由于您使用的是 System V 信号量（确实更适合您的任务），因此用于等待的函数是 semop。

打印数字后我需要使用信号来增加另一个 信号量值减 1。

signal，当然不是函数signal的意思，而是你在函数increaseallbutI()中正确执行的信号量值的增加被称为signaling .

因此，主循环和程序的结尾可以变成：

    …
    for (i = 0; i < 5; i++)
    
        if (fork() == 0)
        
            struct sembuf sop =  i, -4, ;
            for (j = i + 1; j < 101; j += 5)
            
                semop(semid, &sop, 1);
                printf("%d\n", j);
                increaseallbutI(i);
            
            exit(0);    // child is done
        
    
    do ; while (wait(&status) > 0); // wait till all children are finished
    cleanup();

不要忘记删除函数 increaseallbutI() 中的 exit(1) 调用！