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习题题目
今有三个并发进程 R、M、P，它们共享了一个可循环使用的缓冲区 B，缓冲区 B 共有 N 个单元。进程 R 负责从输入设备读信息，每读一个字符后，把它存放在缓冲区 B 的一个单元中；进程 M 负责处理读入的字符，若发现读入的字符中有空格符，则把它改成“，”；进程 P 负责把处理后的字符取出并打印输出。当缓冲区单元中的字符被进程 P 取出后，则又可用来存放下一次读入的字符。请用 P、V 操作为同步机制写出它们能正确并发执行的程序。
一、解题思路
本题和一个经典进程同步问题—— “生产者——消费者” 问题相似，“生产者——消费者” 描述了一组生产者向一组消费者提*品，它们共享一个有界缓冲区，生产者向其中投放产品，消费者从中取得产品。以此基本问题为启发思路，对上面的并发进程 “R、M、P” 问题我想到了可以设置如下几个同步信号量。
- 空缓冲区的数目，用 empty 表示，其初值为 N
- 满缓冲单元的数目（即字符数目），用 full 表示，其初值为 0
- 存在缓存区但未处理的字符数目，用 undeal 表示，其初值为 0（这里的 undeal 这个单词可能不符合英语语言，为了便于理解，用了这个单词，若有更好的意见，请在评论区回复）
- 存在缓存区且已处理的字符数目，用 dealed 表示，其初值为 0
在本题目中，有三个进程 R、M、P 在执行时都要对有界缓冲区进行操作，也就是说它们需要共享有界缓冲区，因此对有界缓冲区的使用必须互斥，为此还需要设置一个互斥信号量 mutex，其初值为 1。
二、代码
该并发进程 “R、M、P” 问题的同步描述如下：
semaphore full=0; /* 满缓冲单元的数目 */
semaphore empty=N; /* 空缓冲单元的数目 */
semaphore undeal=0; /* 未处理的字符数目 */
semaphore dealed=0; /* 已处理的字符数目 */
semaphore mutex=1; /* 对有界缓冲区进行操作的互斥信号量 */
main()
{
cobegin
R();
M();
P();
coend
}
R()
{
while (true)
{
读一个字符;
P(empty);
P(mutex);
将一个字符送入缓冲区;
V(mutex);
V(undeal)
V(full);
}
}
M()
{
while (true)
{
P(undeal);
P(mutex);
处理字符;
V(mutex);
V(dealed);
}
}
P()
{
while (true)
{
P(full)
P(dealed);
P(mutex);
从缓冲区中取一个字符;
V(mutex);
V(empty);
打印一个字符;
}
}
结语
欢迎大家评论留言讨论，若有不当和错误的地方也欢迎大家指出，共同进步！
引用
- [1] 郑鹏，曾平，金晶. 计算机操作系统（第二版）[M]. 武汉：武汉大学出版社，2014：56-58.