2023年銀行從業(yè)考試個(gè)人理財(cái)模擬試題

2023-2023學(xué)年第2學(xué)期操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

規(guī)定：

1.每位同學(xué)按學(xué)號(hào)尾數(shù)作相應(yīng)的課題，如1號(hào)同學(xué)做課題一,2號(hào)同學(xué)作課題二。

2.允許同學(xué)之間換題。

3.允許用不同的方法作課題，即可以在Windows、Linux下采用各種編程

語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)工具實(shí)現(xiàn)課題所規(guī)定的功能。（所附資料僅供參考）

課程設(shè)計(jì)報(bào)告格式

一、課程設(shè)計(jì)目的

二、課題內(nèi)容

三、設(shè)計(jì)思緒

四、源代碼

五、運(yùn)營(yíng)與測(cè)試

六、心得體會(huì)

課題一：編寫(xiě)一個(gè)小型命令解決器sma1Ishe1I

一、目的

設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)樸的命令解決程序，名字為smallshe11。規(guī)定具有以下基本功能：

1.支持交互式的用戶(hù)界面

2.支持內(nèi)置命令:cd,exit，設(shè)立搜索途徑path等。

3.支持可執(zhí)行文獻(xiàn)的運(yùn)營(yíng)

4.支持輸入輸出重定向功能

5.支持管道功能

二、準(zhǔn)備知識(shí)

1.交互式用戶(hù)界面

在sma11shell中,顯示如下格式的交互界面：

[semame@servername:pathname]$

需要涉及以下函數(shù)：

#include<uniste.h>

char*get1ogin(void);

/*getlogin函數(shù)返回與當(dāng)前用戶(hù)關(guān)聯(lián)的用戶(hù)名*/

intgethostname(char*name,size_tnamelen);

/*gethostname函數(shù)把機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)名寫(xiě)到字符串name中,name的長(zhǎng)度為namelen,因此

該字符串的長(zhǎng)度不得超過(guò)name1en個(gè)字符，函數(shù)成功返回0,否則返回-1。*/

#include<unistd>

char*getcwd(char*name,size_tsize);

/getcwd函數(shù)返回一個(gè)指向當(dāng)前工作目錄的指針，并將當(dāng)前工作目錄存于name中，假如

該目錄名長(zhǎng)度超過(guò)size給出的長(zhǎng)度，返回NULL。若size為0,返回一1。*/

例如，下面這段程序模仿了pwd命令:

#inc1ude<stdio.h>

#inc1ude<unistd.h>

#defineVERYBIG200

voidmy_pwd(void);

main()

{

my_pwd()；

}

voidmy_pwd(void);

{

chardirname[VERYBIG];

if(getcwd(dirname,VERYBIG)==NULL)

printf("geicwderror")；

else

printf("%s”,dirname);

)

2.支持內(nèi)置命令:cd,exit,設(shè)立搜索途徑path等。

假如用戶(hù)輸入內(nèi)置命令，smal1she11根據(jù)命令名及參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)解決。下面以cd,

exit,path命令為例，分別說(shuō)明其實(shí)現(xiàn)所涉及的函數(shù)。。

(1)cd命令

該命令用于切換當(dāng)前目錄，可以通過(guò)chdir()函數(shù)實(shí)現(xiàn)。chdir()使當(dāng)前目錄變?yōu)閜ath所

指向的目錄，該函數(shù)的用法如下：

#inc1ude<unistd.h>

intchdir(constchar*path);

chdir在失敗的情況下返回-1。需要注意的是，chdir只影響調(diào)用進(jìn)程，并不會(huì)影響啟動(dòng)這

個(gè)進(jìn)程的she11進(jìn)程。

例如，使用chdir("/usr/bin")；可切換到/usr/bin目錄。

(2)exit命令

。該命令用于退出smallshell,需要調(diào)用exit函數(shù)實(shí)現(xiàn)，exit函數(shù)用法如下：

#include<stdlib.h>

?voidexit(intstatus)；

(3)path命令

。該命令用于設(shè)立搜索途徑。可以設(shè)立一個(gè)全局變量gpath,實(shí)現(xiàn)對(duì)搜索途徑的更新。

3.支持可執(zhí)行文獻(xiàn)的運(yùn)營(yíng)

假如用戶(hù)輸入的不是內(nèi)置命令，而是一個(gè)可執(zhí)行文獻(xiàn)名，則需要在設(shè)立的途徑中搜索該命令,

并在此環(huán)境中執(zhí)行。可以通過(guò)access()函數(shù)先對(duì)該命令進(jìn)行測(cè)試：

#inc1ude<unistd.h>

intaccess(constchar*pathname,intmode);

該函數(shù)根據(jù)用戶(hù)id測(cè)定進(jìn)程是否具有訪問(wèn)某個(gè)特定文獻(xiàn)的權(quán)限。參數(shù)pathname表

達(dá)的是文獻(xiàn)的名字，參數(shù)mode有三種也許的取值,它們的定義在<unistd.h>中可以找到：

R_OK調(diào)用進(jìn)程是否具有讀訪問(wèn)權(quán)限

W_OK調(diào)用進(jìn)程是否具有寫(xiě)訪問(wèn)權(quán)限

X_OK調(diào)用進(jìn)程是否具有執(zhí)行權(quán)限

access函數(shù)返回0,表達(dá)用戶(hù)對(duì)文獻(xiàn)具有訪問(wèn)權(quán)限，返回-1表達(dá)不具有此種訪問(wèn)

權(quán)限。

假如命令可執(zhí)行,下一步是創(chuàng)建smallsheII的子進(jìn)程，之后讓子進(jìn)程執(zhí)行這個(gè)可執(zhí)行文獻(xiàn)。

因此需要用到fork和exec類(lèi)函數(shù)。f。rk函數(shù)的使用請(qǐng)參考課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，exec類(lèi)函

數(shù)有6個(gè)，這里可以用其中的execve()函數(shù)，用法如下：

#include<unistd.h>

intexecve(constchar*pathname,char*constargv[],char*constenvp

[];

pathname參數(shù)是子進(jìn)程要執(zhí)行的文獻(xiàn)的途徑名,argv是一個(gè)參數(shù)字符串列表，envp是一

個(gè)

環(huán)境變量字符串和值的列表。execve成功不會(huì)返回，失敗返回一1.

例：

cmd=^^helloworld";//helloworld是一一個(gè)可執(zhí)行文獻(xiàn)

char*envp[]={"PATH=/home/stul”,0};

exeeve(emd,NULL,envp);〃執(zhí)行he1lowor1d

4.支持輸入輸出重定向功能

每個(gè)進(jìn)程的描述符中包含一個(gè)file_struct結(jié)構(gòu)，記錄用戶(hù)的文獻(xiàn)打開(kāi)情況，這個(gè)結(jié)構(gòu)稱(chēng)為用

戶(hù)打開(kāi)文獻(xiàn)表。并且用戶(hù)打開(kāi)文獻(xiàn)表的信息在fork()和exec()調(diào)用后將仍然保持和繼承。

進(jìn)程的打開(kāi)文獻(xiàn)表記錄進(jìn)程已經(jīng)打開(kāi)的文獻(xiàn)描述符，即指向文獻(xiàn)對(duì)象的指針。通常系統(tǒng)為正

在執(zhí)行的進(jìn)程自動(dòng)打開(kāi)三個(gè)文獻(xiàn):標(biāo)準(zhǔn)輸入(鍵盤(pán))，標(biāo)準(zhǔn)輸出(顯示器)，標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤。通常相

應(yīng)文獻(xiàn)描述符0,1,2。因此，輸入輸出重定向?qū)嶋H就是將標(biāo)準(zhǔn)輸入和標(biāo)準(zhǔn)輸出的文獻(xiàn)描

述符指向用戶(hù)指定的文獻(xiàn)?？梢允褂孟铝泻瘮?shù)實(shí)現(xiàn)：

#inc1ude<unistd.h>

fid=open(constchar*pathname,intf1ags);

intdup2(intoldfd,intnewfd);

open函數(shù)打開(kāi)一個(gè)文獻(xiàn)，返回該文獻(xiàn)的描述符。參數(shù)pathname是文獻(xiàn)的途徑名，flag指

定文獻(xiàn)存取模式，取值為:O_RD0NLY,O_WRONLY,O_RDWR,O_CREATE等。

dup2函數(shù)將老的文獻(xiàn)描述符。1dfd復(fù)制到新的文獻(xiàn)描述符newfd,即創(chuàng)建一個(gè)。1dfd的

拷貝。

例如：

fid=open(fi1ename,O_WRONLY|O_CREAT);

//以寫(xiě)的方式創(chuàng)建并打開(kāi)文獻(xiàn)fi1ename

dup2(fid,l);〃將文獻(xiàn)描述符復(fù)制到標(biāo)準(zhǔn)輸出，即輸出時(shí)便輸出到新建文獻(xiàn)

中，

〃從而實(shí)現(xiàn)了輸出重定向。

5.支持管道功能

she11中的管道功能是將一個(gè)命令的輸出作為另一個(gè)命令的輸入。可以用pipe函數(shù)創(chuàng)建無(wú)

名管道。返回的Pipe文獻(xiàn)描述符只能被同一家族的父子進(jìn)程使用，因此可以用fork函數(shù)

和exec函數(shù)創(chuàng)建兩個(gè)不同的進(jìn)程并使其具有父子關(guān)系,之后使一個(gè)進(jìn)程的輸出重定向到管

道，另一個(gè)進(jìn)程的輸入重定向到管道，從而實(shí)現(xiàn)管道功能。程序框架如下：

intfd[2]；

pipe(fd);

if(fork>0){//父進(jìn)程

c1ose(fd[0]);//關(guān)閉用于讀文獻(xiàn)的描述符

dup2(fd[l],l);〃父進(jìn)程實(shí)現(xiàn)輸出重定向

)

else{//子進(jìn)程

close(fdEl]);//關(guān)閉用于寫(xiě)的文獻(xiàn)描述符

dup2(fd[0],0)；〃子進(jìn)程實(shí)現(xiàn)輸入重定向

三、smal1shel1總體結(jié)構(gòu)

?課題二使用SystemV的IPC機(jī)制實(shí)現(xiàn)“生產(chǎn)者-消費(fèi)者”問(wèn)題

一、目的

學(xué)習(xí)SystemV的進(jìn)程間通信機(jī)制，使用信號(hào)量和共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)經(jīng)典進(jìn)程同步問(wèn)題“生產(chǎn)者一

消費(fèi)者”問(wèn)題。具體規(guī)定：

1.創(chuàng)建信號(hào)量集，實(shí)現(xiàn)同步互斥信號(hào)量。

2.創(chuàng)建共享內(nèi)存，模擬存放產(chǎn)品的公共緩沖池。

3.創(chuàng)建并發(fā)進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程對(duì)共享緩沖池的并發(fā)操作。

二、準(zhǔn)備知識(shí)

1.信號(hào)量集

(1)創(chuàng)建信號(hào)量集

#inc1ude<sys/sem.h>

intsemget(key_tkey,intnsems,intpermflags);

該調(diào)用與文獻(xiàn)的open或creat相似，參數(shù)key是一個(gè)標(biāo)記信號(hào)量集的數(shù)，參數(shù)nsems是信

號(hào)量集中包含的信號(hào)量的個(gè)數(shù)，元素索引從。到nsems-1,permflags是semget函數(shù)將

實(shí)現(xiàn)的操作，有兩個(gè)值供選擇，在頭文獻(xiàn)<sys/ipc.h>有定義，這兩個(gè)值可以單獨(dú)使用，也可

用"或''位運(yùn)算符連起來(lái)使用：

IPC_CREAT:創(chuàng)建一個(gè)key所代表的新信號(hào)量集，類(lèi)似于creat。

IPC_EXCL:同IPC_CREAT都設(shè)立時(shí)，若key相應(yīng)信號(hào)量集存在,則返回-1,并將錯(cuò)誤

指示變量errno置EEXIST?

例如:semid=semget((key_t)OO10,1,0600IIPC_CREAT|IPC_EXCL)；

注意:這里0600表達(dá)對(duì)該信號(hào)量集的存取權(quán)限，設(shè)立的方式同文獻(xiàn)存取權(quán)限的設(shè)立一致。

0600表達(dá)對(duì)信號(hào)量集的創(chuàng)建者具有讀寫(xiě)權(quán)限，對(duì)同組用戶(hù)和其他用戶(hù)無(wú)任何權(quán)限。

(2)信號(hào)量控制

#include<sys/sem.h>

intsemctl(intsemid,intsem_num,intcommand,unionsemunct1_arg);

該函數(shù)可以對(duì)semid表達(dá)的信號(hào)量集中的第sem_num號(hào)信號(hào)量執(zhí)行c。mmand指示的

操作。sem_num是信號(hào)量的索引號(hào)，注意，索引號(hào)從0開(kāi)始。command給出要完畢何種功

能,功能可分為種:標(biāo)準(zhǔn)IPC功能、只對(duì)單個(gè)信號(hào)量起作用的功能、影響整個(gè)信號(hào)量集的功

能。

標(biāo)準(zhǔn)IPC函數(shù)

IPC_STAT:把狀態(tài)信息放入ct1_arg.buf

IPC_SET:用stJarg.buf中的值設(shè)立信號(hào)量的所有權(quán)/許可權(quán)

IPC_RMID:從系統(tǒng)中刪除信號(hào)量集(此時(shí)sem_num參數(shù)忽略)

單信號(hào)量操作

GETVAL:返回信號(hào)量的值

SETVAL:設(shè)立信號(hào)量的值，寫(xiě)入ctl_arg.val

GETPID:返回最后一個(gè)對(duì)sem_num號(hào)信號(hào)量執(zhí)行semop操作的進(jìn)程id

GETNCNT:返回等待sem_num號(hào)信號(hào)量值增長(zhǎng)的進(jìn)程數(shù)，即在該信號(hào)量上等待的進(jìn)程

數(shù)

GETZCNT：返回等待sem_num號(hào)信號(hào)量值變?yōu)?的進(jìn)程數(shù)。

全信號(hào)量操作

GETALL:返回所有信號(hào)量的值，結(jié)果保存在ctl_arg.array,忽略參數(shù)sem_num

SETALL:通過(guò)ct1_arg.array更新所有信號(hào)量的值。

參數(shù)sem_num與上述第二類(lèi)功能選項(xiàng)一起使用，以針對(duì)某一個(gè)信號(hào)量。參數(shù)ctl_arg是調(diào)

用該函數(shù)的進(jìn)程必須事先定義的一個(gè)聯(lián)合體，定義如下；

unionsemun{

intval；

structsemid_ds*buf；

unsignedshort*array

）；

unionsemunctl_arg;

聯(lián)合體中的三個(gè)成員分別相應(yīng)semct1的三個(gè)功能,val是針對(duì)信號(hào)量值的，例如賦初值。

結(jié)構(gòu)體semid_ds是IPC_STAT和IPC_SET的緩沖,array針對(duì)全信號(hào)量操作。

（3）信號(hào)量操作

#include<sys/sem.h>

intsemop（intsemid,structsembuf*op_array,size_tnum_ops）;

該函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)量的p、v操作。參數(shù)semid是信號(hào)量集的標(biāo)記符,op_array指向s

embuf結(jié)構(gòu)體類(lèi)型的數(shù)組，參數(shù)num_ops是操作的個(gè)數(shù)。下面給出sembuf的結(jié)構(gòu)：

structsembuf{

unsignedshortsem_num;//存放信號(hào)量在信號(hào)量集合中的索引

oShortsem_op;〃1,-1分別可表達(dá)加一和減一操作，相稱(chēng)與V、P操作

"shortsem_f1g;//標(biāo)志，設(shè)立SEM_UNDO表達(dá)進(jìn)程退出時(shí)自動(dòng)還原

)

例如,下面這段程序可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)一個(gè)信號(hào)量的P操作：

intP(intsemid)

6//semid是信號(hào)量集的標(biāo)記符

{structsembufp_buf；

oP_buf.sem_num=0;0

p__buf.sem_op=-1;

op_buf.sem_f1g=SEM_UNDO；

if(semop(semid,&p_buf,1)==-1)〃第三個(gè)參數(shù)是p—buf指向的sem

buf數(shù)組的大小

。{perror("p(semid)fai1edn);

。exit(1);

°)

retum(0)；

)

2.共享存儲(chǔ)

共享存儲(chǔ)操作適得兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)程可以共用一段物理內(nèi)存(一般情況下，兩個(gè)進(jìn)程的

數(shù)據(jù)區(qū)是完全獨(dú)立的，父進(jìn)程用fork創(chuàng)建子進(jìn)程后，子進(jìn)程會(huì)復(fù)制父進(jìn)程數(shù)據(jù)到自己的

數(shù)據(jù)區(qū))。

(1)創(chuàng)建共享內(nèi)存

#inc1ude<sys/shm.h>

intshmget(key_tkey,size_tsize,intpermflags);

參數(shù)key是共享內(nèi)存的標(biāo)記，size是共享內(nèi)存段的最小字節(jié)數(shù)，permflags是訪問(wèn)權(quán)限，

值的設(shè)立同semget同樣。

(2)共享內(nèi)存的控制

#include<sys/shm.h>

intshmct1(intshmid,intcommand,structshmid_ds*shm_stat);

該函數(shù)semet1相似,command可設(shè)為IPC_STAT,IPC_SET,IPC_RMIDO參數(shù)shm_s

tat指向存放屬性的結(jié)構(gòu)體，具體內(nèi)容請(qǐng)參考手冊(cè)。

(3)共享內(nèi)存的附接和斷開(kāi)

#include<sys/shm.h>

void*shmat(intshmid,constvoid*addr,intshmf1ags);

intshmdt(constvoid*addr);

由于兩個(gè)函數(shù)需指出進(jìn)程地址空間中的地址，因此比較復(fù)雜。簡(jiǎn)化的方法是將shmat中的

地址設(shè)為NULLo

三、程序框架

//semaphoreheaderfi1e

#include<sys/types.h>

#include<sys/ipc.h>

#include<sysZsem.h>

#inc1ude<errno.h>

#inc1ude<stdlib.h>

#inc1ude<stdio.h>

#include<unistd.h>

typedefunion_semun{

//定義聯(lián)合體

}semun;

structdatabuf{〃定義“生產(chǎn)者-消費(fèi)者”問(wèn)題中存放數(shù)據(jù)的buffer

)；

staticintshmid,semid;

voidinitshm(structdatabuf**p)〃創(chuàng)建共享存儲(chǔ)區(qū)，并附接到調(diào)用進(jìn)程

(

)

intinitsem()

//創(chuàng)建信號(hào)量集，并初始化

)

voidremobj(void)

//刪除IPC對(duì)象

if(shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL)==—1)printf(nshmctlerror1');

if(semctl(semid,IPC_RMID,0)==—1)printf("\nsemctlremobjerror\

intP()

〃定義p操作

。}

intV()〃定義v操作

{

}

voidproducer()//生產(chǎn)者

voidconsumer()

//消費(fèi)者

main()//主程序

(

key_tsemkey,shmkey;

structdatabuf*buf；//產(chǎn)品緩沖池

initshm(&buf)；//創(chuàng)建共享存儲(chǔ)區(qū)，并附接到buf指針指示的位置

semid=initsem(semkey);//創(chuàng)建信號(hào)量集

..//創(chuàng)建若干并發(fā)進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)producer與consume

r的并發(fā)執(zhí)行

remobjO;。?！▌h除IPC對(duì)象…

)

?課題三使用SystemV的IPC機(jī)制實(shí)現(xiàn)“讀者-寫(xiě)者”問(wèn)題

一、目的

學(xué)習(xí)SystemV的進(jìn)程間通信機(jī)制，使用信號(hào)量和共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)經(jīng)典進(jìn)程同步問(wèn)題“讀者-

寫(xiě)者”問(wèn)題。具體規(guī)定：

1.創(chuàng)建信號(hào)量集，實(shí)現(xiàn)互斥信號(hào)量。

2.創(chuàng)建共享內(nèi)存，將“讀者一寫(xiě)者”共享的文獻(xiàn)保存其中,并保存讀者共享的計(jì)數(shù)值。

3.創(chuàng)建并發(fā)進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)“讀者-寫(xiě)者”的并發(fā)操作。

二、準(zhǔn)備知識(shí)

見(jiàn)課題二

三、程序框架

//semaphoreheaderfile

#include<sys/types.h>

#include<sys/ipc.h>

#include<sys/sem.h>

#include<errno.h>

#include<std1ib.h>

#include<stdio.h>

#include<unistd.h>

typedefunion_semun{

//定義聯(lián)合體

}semun;

staticintshmid,semid；

voidinitshm(structdatabuf**p)//創(chuàng)建共享存儲(chǔ)區(qū)，并附接到調(diào)用進(jìn)程

intinitsem()

〃創(chuàng)建信號(hào)量集，并初始化

voidremobj(void)

//刪除IPC對(duì)象

{

if(shmet1(shmid,IPC_RMID,NULL)==-1)printf("shmct1error");

if(semetl(semid,IPC_RMID,0)==-1)printf("\nsemctlremobjerror\n");

}

intP()

〃定義p操作

intV()//定義v操作

voidreader()//讀者

)

voidwriter()//寫(xiě)者

(

)

main()〃主程序

{

key_tsemkey,shmkey;

int*readercount//讀者計(jì)數(shù)值

initshm(&readercount);〃創(chuàng)建共享存儲(chǔ)區(qū)，并附接到readercount

指針指示的位置

semid=initsem(semkey);〃創(chuàng)建信號(hào)量集

.......〃創(chuàng)建若干并發(fā)進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)producer與consum

er的并發(fā)執(zhí)行

remobj();〃刪除IPC對(duì)象。

課題四運(yùn)用信號(hào)量和多線程機(jī)制實(shí)現(xiàn)“哲學(xué)家進(jìn)餐”問(wèn)題

一、目的

學(xué)習(xí)多線程編程，使用線程的同步機(jī)制實(shí)現(xiàn)“哲學(xué)家進(jìn)餐”問(wèn)題。具體規(guī)定：

1.創(chuàng)建POSIX線程，實(shí)現(xiàn)多線程的并發(fā)執(zhí)行，驗(yàn)證多線程共享進(jìn)程資源的特性。

2.使用互斥量和條件變量，或使用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)線程的同步互斥。

3.驗(yàn)證“哲學(xué)家進(jìn)餐”問(wèn)題中的死鎖情況，并加以解決。

二、準(zhǔn)備知識(shí)

一方面，請(qǐng)自學(xué)課程教材中關(guān)于線程同步的內(nèi)容。

POSIX線程函數(shù)庫(kù)(pthread)為多線程編程提供了一套支持函數(shù)，這些函數(shù)在頭文獻(xiàn)P

thread.h中定義，所有多線程程序都必須包含這個(gè)頭文獻(xiàn)。由于pthread庫(kù)不是Linux系統(tǒng)

的庫(kù),所以編譯時(shí)，需要用-1pthread選項(xiàng)來(lái)鏈接線程庫(kù)。

1.創(chuàng)建線程

intpthread_create(pthread_t*thread,//線程id指針

pthread_attr_t*attr,//線程屬性指針

void*(start_routine)(void*),//返回void類(lèi)型的指針函數(shù)

8。丫oid*arg);//start_routine的形參

該函數(shù)成功返回0,失敗返回非0值。

例：

/*theexamplefi1eisereatethread.c*/

#include<pthread.h>

#include<stdio.h>

void*create(void*arg)〃新線程執(zhí)行的函數(shù)

{inti；

for(i=0;i<10;i++)

printf(u%dnewthreadcreated%c\n",i,*(char*)arg);

pthread_exit(NULL);〃退出線程

)

intmain(intargc,char*argv[J)//程序從主函數(shù)開(kāi)始

pthread_tp_thread;//線程ID

intret;

chara-A1；

charb=B;

ret=pthread_create(&p_thread,NULL,create,(void*)&a);

//創(chuàng)建新線程執(zhí)行create函數(shù)，傳遞參數(shù)a

create((void*)&b);//主線程執(zhí)行此函數(shù)，傳遞參數(shù)b

編譯時(shí)使用命令:gcc-1pthread-ocreatethreadcreatethread.c

2.等待子線程結(jié)束

#inc1ude<pthread.h>

intpthreadJoin(pthread_tp_thread,void**status)；

該函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)是線程的ID,第二個(gè)參數(shù)為子線程返回的值，該函數(shù)返回0表達(dá)成功，

非0為失敗。下面給出“觀測(cè)者一報(bào)告者”線程并發(fā)的例子，體會(huì)多線程共享數(shù)據(jù)也許導(dǎo)致的

問(wèn)題。

#include<pthread.h>

#include<stdio.h>

staticintcount=10；

void"observer"oid*arg)//觀測(cè)者執(zhí)行的函數(shù)

{inti;

for(i=0;i<100;i++)

printf(nobserver%dcount=%d\n",i,(*(int*)arg)++);

pthread_exit(NULL)；//退出線程

)

void*reporter(void*arg)//報(bào)告者執(zhí)行的函數(shù)

{inti；

for(i=0；i<100;i++)

(

printf(M%dcount=%d\nn,i,*(int*)arg);

*(int*)arg=0;

)

pthread_exit(NULL);//退出線程

)

intmain(intargc,char*argv[])//主函數(shù)

(

pthread_tpl_thread,p2—thread;//線程ID

pthread_create(&pl_thread,NULL,observer,(void*)&count)；〃創(chuàng)建新線程

pthread_create(&p2_thread,NULL,reporter,(void**)&count)；

pthread_Join(p1_thread,NULL)；//主線程等待子線程結(jié)束

pthread_join(p2—thread,NULL);

)

3.互斥鎖

互斥鎖可以解決線程之間互斥訪問(wèn)資源的問(wèn)題。當(dāng)一個(gè)線程鎖定一個(gè)互斥量后，可以執(zhí)行臨

界區(qū)，而此時(shí)另一個(gè)線程若要鎖定互斥量，將被掛起，直到前一個(gè)線程解鎖該互斥量后，后

一個(gè)線程才干再次鎖定互斥量，并進(jìn)入臨界區(qū)訪問(wèn)。創(chuàng)建互斥量前，必須先聲明一個(gè)類(lèi)型為

Pthread_mutex_t的變量，并對(duì)它初始化，例如：

pthread_nutex_t=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER；//該初始化可創(chuàng)建一

個(gè)快速互斥量

下面三個(gè)函數(shù)分別用來(lái)鎖定互斥量，解鎖互斥量以及銷(xiāo)毀互斥量

intpthread_mutex_lock(pthread_mutex_t*mutex);

intpthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t*mutex);

intpthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t*mutex);

三個(gè)函數(shù)執(zhí)行對(duì)的時(shí)，返回0。

4.條件變量

通常互斥量與條件變量同時(shí)使用，用互斥量實(shí)現(xiàn)線程互斥，用條件變量實(shí)現(xiàn)線程間的同步。條

件變量是一種使線程等待某些事件發(fā)生的機(jī)制。線程等待一個(gè)條件變量，直到另一個(gè)線程給

該條件變量發(fā)送一個(gè)信號(hào)將該線程喚醒。

(1)創(chuàng)建條件變量

創(chuàng)建條件變量時(shí)，必須先聲明一個(gè)類(lèi)型為pthread_cond_t類(lèi)型的變量，并進(jìn)行初始化。可

以簡(jiǎn)樸地使用一個(gè)宏P(guān)THREAD_CONDJNITIALIZER或調(diào)用pthread_cond_ini

t()函數(shù)。

例如:pthread_cond_tgot_request=PTHREAD_COND_INITIALIZER

需要注意的是,PTHREAD_COND」NEALIZER是一個(gè)結(jié)構(gòu)，只能在條件變量聲明時(shí)對(duì)它

進(jìn)行初始化，運(yùn)營(yíng)時(shí)對(duì)條件變量初始化必須使用pthread_cond_init()函數(shù)。

(2)向條件變量發(fā)信號(hào)

向條件變量發(fā)出信號(hào)，可以喚醒等待這個(gè)條件變量的一個(gè)線程或所有線程(廣播方式)，使用下

面兩個(gè)函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)：

intpthread_cond_signa1(&got_request)；//got_request是一個(gè)已經(jīng)對(duì)的初

始化的條件變量

intpthread_cond_broadcast(&got_request);〃廣播函數(shù)

成功時(shí)返回0,失敗時(shí)返回非0值。

(3)守候條件變量

pthread_cond_wait(pthread_cond_t*restrictcond,pthread_mutex_t*re

strictmutex);

pthread_cond_timewait(pthread_cond_t*restrictcond,pthread

_mutex_t*restrictmutex,conststructtimespec*restrictabstime);

這兩個(gè)函數(shù)將使調(diào)用線程阻塞在條件變量上,并解鎖互斥量(為避免競(jìng)爭(zhēng)使用條件變量，在守

候條件變量前必須加鎖互斥量)，第二個(gè)函數(shù)中，允許用戶(hù)給定一個(gè)超時(shí)間隔，過(guò)了時(shí)間間

隔，函數(shù)就返回，返回值為ETIMEDOUT。而第一個(gè)函數(shù)若沒(méi)有收到信號(hào)將一直等下去。

進(jìn)一步說(shuō)明上述兩個(gè)守候條件變量的函數(shù):在守候條件變量前，先對(duì)互斥量加鎖，然后調(diào)用守

候函數(shù)，這時(shí)，線程阻塞去等候條件，并解鎖互斥量,之后，當(dāng)某個(gè)線程向這個(gè)條件變量發(fā)出

信號(hào)便會(huì)喚醒等候的線程。

(4)銷(xiāo)毀條件變量

intpthread_cond_destory(pthread_cond_t*cond);

成功時(shí)返回0,失敗時(shí)返回非0值。

三、程序框架

#inc1ude<pthread.h>

#include<stdio.h>

#include<errno.h>j............〃聲明條件變量和互斥量,以及線程共享的數(shù)據(jù)

voidP()j{

pthread_mutex_lock()；j........

pthread_cond_wait();//等待條件變量

pthread_mutex_un1ock()；j........

voidV()j{pthread_mutex_1ock();

pthread_cond_signal()；jpthread_mutex_unlock()；j}

void*create(void*arg)〃新線程執(zhí)行的函數(shù)乂intph—no;〃哲學(xué)家編

號(hào)

ph_no=*(int*)arg；

........jP(ph_no);

P((ph_no+l)%5);

printf("theno%dphilosopherdining\n",ph—no)；

V(ph_no)；jV((ph—no+1)%5)；jpthread_exit(NULL);

}jmain()

(

pthread_tp_thread[5];〃線程ID

intph_no[5],ret,i;〃ph_no為哲學(xué)家編號(hào),

pthread_create();///創(chuàng)建5個(gè)哲學(xué)家線程

}“

6課題五基于消息緩沖通信實(shí)現(xiàn)客戶(hù)進(jìn)程與服務(wù)者進(jìn)程間的通信

一、目的

學(xué)習(xí)SystemV的進(jìn)程間通信機(jī)制,使用消息緩沖通信實(shí)現(xiàn)多個(gè)客戶(hù)進(jìn)程和一個(gè)服務(wù)進(jìn)程之

間的通信。具體規(guī)定：

1.創(chuàng)建多個(gè)客戶(hù)進(jìn)程，以及一個(gè)服務(wù)進(jìn)程。

2.創(chuàng)建兩個(gè)公共消息隊(duì)列，一個(gè)用于客戶(hù)進(jìn)程向服務(wù)進(jìn)程發(fā)送請(qǐng)求，一個(gè)用于服務(wù)進(jìn)程向

客戶(hù)進(jìn)程返回結(jié)果。

3.客戶(hù)進(jìn)程發(fā)送請(qǐng)求，并阻塞接受結(jié)果，服務(wù)進(jìn)程接受請(qǐng)求并完畢服務(wù)后返回結(jié)果給相應(yīng)的客

戶(hù)進(jìn)程。

二、準(zhǔn)備知識(shí)

一方面，請(qǐng)復(fù)習(xí)課程教材中關(guān)于消息緩沖通信的內(nèi)容。

消息緩沖所涉及的系統(tǒng)調(diào)用如下：

1.建立消息隊(duì)列

#include<sys/types.h>

#include<sys/ipc.h>

#include<sys/msg.h>

intmsqid=msgget(key_tkey,intmsgf1g);

其中,key是消息隊(duì)列的關(guān)鍵字，是通信雙方約定的一個(gè)長(zhǎng)整型數(shù)。key有以下兩個(gè)取值：

(1)IPC_PRIVATE:表達(dá)建立一個(gè)私有消息隊(duì)列。

(2)正整數(shù)：表達(dá)建立一個(gè)公共的消息隊(duì)列。

Msgflg是消息隊(duì)列的創(chuàng)建方式，有兩個(gè)取值，這兩個(gè)值可以單獨(dú)使用，也可用“或”位運(yùn)算符連

起來(lái)使用：

(1)IPC_CREAT:創(chuàng)建一個(gè)key所代表的新消息隊(duì)列，類(lèi)似于create。

(2)IPC_EXCL:同IPC_CREAT同時(shí)使用時(shí)，若key相應(yīng)消息隊(duì)列存在，則返回一1，并

將錯(cuò)誤指示變量errno置EEXIST,單獨(dú)使用時(shí)無(wú)意義。

此外，還可以設(shè)立消息隊(duì)列的存取權(quán)限。調(diào)用該消息隊(duì)列系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，若key=O,則創(chuàng)建一

個(gè)消息隊(duì)列，若keyWO,在消息隊(duì)列中查找關(guān)鍵字是key的消息隊(duì)列,假如找到,且有權(quán)訪問(wèn)，

則返回消息隊(duì)列標(biāo)記，假如無(wú)權(quán)訪問(wèn)則犯錯(cuò)返回，假如沒(méi)有找到，且msgf1g具有IPC_CRE

AT標(biāo)志，則創(chuàng)建一個(gè)消息隊(duì)列，并返回消息隊(duì)列標(biāo)記。

例如:msqid=msgget(123,0600|IPC_CREAT|IPC_EXCL);

注意:這里0600表達(dá)對(duì)該消息隊(duì)列的存取權(quán)限,設(shè)立的方式同文獻(xiàn)存取權(quán)限的設(shè)立一致。06

00表達(dá)對(duì)消息隊(duì)列的創(chuàng)建者具有讀寫(xiě)權(quán)限，對(duì)同組用戶(hù)和其他用戶(hù)無(wú)任何權(quán)限。

2.向消息隊(duì)列發(fā)送消息

#inc1ude<sys/msg.h>

intmsgsnd(intmsqid,void*msgp,size_tmsgsz,intmsgflg);

其中，msqid是消息隊(duì)列標(biāo)記，msgp是指向用戶(hù)區(qū)要發(fā)送的消息的指針，msgsz是要發(fā)送

的消息正文的字節(jié)數(shù)，msgflg是同步標(biāo)志，當(dāng)發(fā)送消息的某個(gè)條件不滿(mǎn)足時(shí)，若msgflg

中的IPC_N0WAIT標(biāo)志未設(shè)立(即=0),發(fā)送進(jìn)程阻塞等待,直到將消息掛入消息隊(duì)列，若IPC

_NOWAIT標(biāo)志已設(shè)立，發(fā)送進(jìn)程立即返回。

該函數(shù)，成功時(shí)返回實(shí)際發(fā)送的字節(jié)數(shù)，錯(cuò)誤時(shí)返回一1。

3.接受消息

#inc1ude<sys/msg.h>

intmsgrcv(intmsqid,void*msgp,size_tmsgsz,1ongmsgtyp,int

msgflg);

其中，msqid是消息隊(duì)列標(biāo)記，msgp是指向用戶(hù)接受消息的指針，msgsz是要接受的消息

正文的字節(jié)數(shù),msgf1g是同步標(biāo)志，當(dāng)接受消息的某個(gè)條件不滿(mǎn)足時(shí)，若msgflg中的IPC_

NOWAIT標(biāo)志未設(shè)立(即=0),接受進(jìn)程阻塞等待，直到接受到消息為止，若IPJN0WAIT

標(biāo)志已設(shè)立,接受進(jìn)程立即返回。Msgtyp是要接受的消息類(lèi)型，msgtyp=0,表達(dá)接受消息隊(duì)

列中的第一個(gè)消息,若msgtyp>0,則接受消息隊(duì)列中與msgtyp相同的第一個(gè)消息，若m

sgtypV0,則接受消息隊(duì)列中類(lèi)型值小于msgtyp絕對(duì)值且類(lèi)型值最小的消息。

該函數(shù)成功時(shí)，返回接受消息的正文長(zhǎng)度，錯(cuò)誤時(shí)，返回T。

三、程序框架

系統(tǒng)規(guī)定最少設(shè)立三個(gè)客戶(hù)進(jìn)程,一個(gè)服務(wù)進(jìn)程，客戶(hù)進(jìn)程將請(qǐng)求(四則運(yùn)算)提交給服務(wù)進(jìn)

程,服務(wù)進(jìn)程從消息隊(duì)列1接受后進(jìn)行服務(wù)（進(jìn)行運(yùn)算，求得四則運(yùn)算表達(dá)式的結(jié)果），將結(jié)

果發(fā)送到消息隊(duì)列2,客戶(hù)進(jìn)程從消息隊(duì)列2接受屬于自己的結(jié)果。

//clientl.c

#include<sys/types.h>

#include<sys/ipc.h>

#inc1ude<sys/msg.h>

#defineSDKEY75〃SDKEY是發(fā)送請(qǐng)求的消息隊(duì)列關(guān)鍵字,是一個(gè)公共消息隊(duì)列

#defineRVKEY76//RVKEY是接受結(jié)果的消息隊(duì)列關(guān)鍵字，也是一個(gè)公共消息隊(duì)列

structmsgform(//消息的格式

longmtype;/*消息類(lèi)型*/

charmtext[N];/*消息正文*/

//client2.c

//c1ient3.c

//server.c

課題六銀行家算法模擬

一、目的

1.加深了解資源申請(qǐng)、避免死鎖等概念。

2.體會(huì)避免死鎖的具體實(shí)行方法——銀行家算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

3.進(jìn)一步提高軟件開(kāi)發(fā)能力。

二、規(guī)定

1.復(fù)習(xí)銀行家算法，設(shè)計(jì)一個(gè)具有若干（不少于3種）