用P、V操作写出一个不会出现死锁的哲学家进餐问题

Answer 1

哲学家就餐问题是一种典型的同步问题，它是由Dijkstra 提出并解决的。该问题描述
：有五个哲学家，他们的生活方式是交替的进行思考和进餐。哲学家们共用一张圆桌，
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设五个哲学家分别编号为A，B，C，D，E，桌子上放着五把筷子，筷子分别编号为 0，1，
2，3，4，桌子中央有一盘饭菜。五个哲学家都很有礼貌，都要等同时拿到身旁的两只筷子
才进餐，不然就只是等着继续思考，而且吃了一口之后又马上放下拿起的两根筷子，继续思
考。
用P V原语的方式实现

每个哲学家可用一个线程来模拟，信号量及其P、V操作的实现
定义一个semaphore 类 封装 P V原语模拟函数

(不妨设有6个哲学家，6只筷子, 每只筷子各对应一个信号量且每个信号量初始值应为1)/***********************semaphore.h*****************************
Semaphore类用于模拟信号量
用法如:Semaphore sem(1);
(1)要求初始信号量值非负
(2)信号量P操作： sem.P();
(3)信号量V操作： sem.V();
#ifndef SEMAPHORE_H
#define SEMAPHORE_H
#include <windows.h>
class Semaphore{
protected:
HANDLE sem;
public:
//Semaphore();
//void SetValve(int SemValue);
Semaphore(unsigned int SemValue);
virtual ~Semaphore();
void P();
void V();
#endif
/*****************************semaphore.cpp************************************/
#include <windows.h>
#include <LIMITS.H>
#include <assert.h>
#include "semaphore.h"
Semaphore::Semaphore(unsigned int semValue){
if(semValue > LONG_MAX)
semValue = LONG_MAX;
sem = CreateSemaphore(NULL,semValue,LONG_MAX,NULL);
Semaphore::~Semaphore(){
CloseHandle(sem);
void Semaphore::P(){
DWORD dw = WaitForSingleObject(sem, INFINITE);
assert(dw == WAIT_OBJECT_0);
void Semaphore::V(){
ReleaseSemaphore(sem,1,NULL);
/*****************************thread.h*************************************
通过startThread开启线程
startThread(PTHREAD_START func,void * param);
用法：
//定义一个PTHREAD_START类型的函数func
unsigned int WINAPI func (void * param){
//启动一个线程使其执行func函数
startThread(func,NULL);
#ifndef THREAD_H
#define THREAD_H
#include <windows.h>
#include <process.h>
from MSDN :
Start address of a routine that begins execution of a new thread.
For _beginthread, the calling convention is either __cdecl or __clrcall;
for _beginthreadex, it is either __stdcall or __clrcall.
WINAPI即为__stdcall
typedef unsigned int (WINAPI *PTHREAD_START) (void *);
chBEGINTHREADEX is From <Windows Via C & C++>
#define chBEGINTHREADEX(psa, cbStackSize, pfnStartAddr, \
pvParam, dwCreateFlags, pdwThreadId) \
((HANDLE)_beginthreadex( \
(void *) (psa), \
(unsigned) (cbStackSize), \
(PTHREAD_START) (pfnStartAddr), \
(void *) (pvParam), \
(unsigned) (dwCreateFlags), \
(unsigned *) (pdwThreadId)))
// rename chBEGINTHREADEX to startThread for simplicity
#define startThread(pfnStartAddr,pvParam)\
chBEGINTHREADEX(NULL, 0, (pfnStartAddr),(pvParam), 0, NULL)
#endif
/*****************************main函数（主函数）************************************/
假设偶数号哲学家先拿左边的筷子，右边的哲学家先拿起右边的筷子。
#include <windows.h>
#include "semaphore.h"
#include "thread.h"
#include <iostream.h>
#include <stdio.h>
#define N 6 //哲学家的个数
#define LEFT(i) (i+N-1)%N //左边的筷子
#define RIGHT(i) (i==N-1)?0:(i+N)%N //右边的筷子 编号为N的哲学家的右边的筷子编号为0
/*******************************初始化信号量**************************************/
Semaphore ChopStick[N]={Semaphore(1),Semaphore(1),Semaphore(1),Semaphore(1),Semaphore(1),Semaphore(1)} ;
/*******************************哲学家状态*******************************************/
void Eating(int Ph_Id)
printf("Philosopher%d: \tI'm eating......\t",(int)Ph_Id);
void Sleeping(int Ph_Id)
printf("Philosopher%d:\tI'm sleeping......\t",(int)Ph_Id);
Sleep(rand()%10000);
void Thinking(int Ph_Id)
printf("Philosopher%d: \tI'm thinking......\t",(int)Ph_Id);
if (pid%2 == 0) //偶数号哲学家
Thinking(pid); //等待中
ChopStick[LEFT(pid)].P(); //先拿起左边的筷子，再拿起右边的筷子
ChopStick[RIGHT(pid)].P();
Eating(pid); //获得的两个信号量则eating
ChopStick[LEFT(pid)].V(); //先后释放左右信号量
ChopStick[RIGHT(pid)].V();
printf("\n");
else if(pid%2==1 ) //奇数号哲学家
Thinking(pid);
ChopStick[RIGHT(pid)].P(); //先拿起右边的筷子，再拿起左边的筷子
ChopStick[LEFT(pid)].P();
Eating(pid); //左右都得到筷子后则eating
ChopStick[RIGHT(pid)].V(); //先后释放右左信号量
ChopStick[LEFT(pid)].V();
printf("\n");
Sleeping(pid); //吃完睡上一会儿
int main(){
HANDLE hPhilosopher[N]; //为每个哲学家分配一个线程
int count =0 ;
for (int Philosopher_id =0 ;Philosopher_id<N;Philosopher_id++) //开启线程
hPhilosopher[Philosopher_id] = startThread(Philosopher,Philosopher_id);
if(count>5)
break;
::WaitForMultipleObjects(N,hPhilosopher,TRUE,INFINITE);
for (Philosopher_id = 0 ; Philosopher_id<N;Philosopher_id++)
CloseHandle(hPhilosopher[Philosopher_id]);