“读写平等”策略的“读者写者”问题实验报告.doc
淮北师范大学程序设计课程设计采用“读写平等”策略的“读者-写者”问题学 院 计算机科学与技术 专 业 计算机科学与技术(师范) 学 号 * 学 生 姓 名 * 指导教师姓名 * 2012年6月 16 日一、设计目的与内容课程设计的目的：操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节,它为学生提供了一个既动手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合起来，独立分析和解决问题的机会。l 进一步巩固和复习操作系统的基础知识。l 培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。l 提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。l 提高学生分析问题、解决问题以及综合利用C语言进行程序设计的能力。设计内容：用高级语言编写和调试一个采用“读写平等”策略的“读者写者”问题的模拟程序。设计的要求：1. 读者与写者至少包括ID、进入内存时间、读写时间三项内容，可在界面上进行输入。2. 读者与写者均有两个以上，可在程序运行期间进行动态增加读者与写者。3. 可读取样例数据（要求存放在外部文件中），进行读者/写者、进入内存时间、读写时间的初始化。4. 要求将运行过程用可视化界面动态显示，可随时暂停，查看阅览室中读者/写者数目、读者等待队列、读写时间、等待时间。5. 读写策略：读写互斥、写写互斥、读写平等（严格按照读者与写者到达的顺序进入阅览室，有写着到达，则阻塞后续到达的读者；有读者到达，则阻塞后续到达的写者）。 有一个被许多进程共享的数据区，这个数据区可以是一个文件，或者主存的一块空间，甚至可以是一组处理器寄存器。有一些只读取这个数据区的进程（reader）和一些只往数据区中写数据的进程（writer）。以下假设共享数据区是文件。这些读者和写者对数据区的操作必须满足以下条件：读读允许；读写互斥；写写互斥。这些条件具体来说就是：（1）任意多的读进程可以同时读这个文件；（2）一次只允许一个写进程往文件中写；（3）如果一个写进程正在往文件中写，禁止任何读进程或写进程访问文件；（4）写进程执行写操作前，应让已有的写者或读者全部退出。这说明当有读者在读文件时不允许写者写文件。二、算法的基本思想 创建三个线性链表，分别为head1、head2、head3。head1写入序列，head2为就绪序列，head3为执行序列。其中head1用来存放输入进去的读者和写者的信息，head2根据读入内存的时间将head1中的读者写者的信息进行排序，并将排完序的读者与写者信息存在head2中，把head2的内容调入到执行序列head3中，从而执行要求的内容。三、主要功能模块流程图开始Jiuxu(int i)typereader()rwriter ()wruntime+runtime=needtime离开head3head1=Null&head2=Null&head3=NullYNi+Y结束四、系统测试（列出对于给定的输入所产生的输出结果。只写出自己所做功能测试结果）文件为文本文件。文件内容为：5（表示进程数）1 r 7 2（表示进程名，进程类型，进程开始时间，进程运行时间）2 w 2 3（表示进程名，进程类型，进程开始时间，进程运行时间）3 r 3 4（表示进程名，进程类型，进程开始时间，进程运行时间）4 r 5 3（表示进程名，进程类型，进程开始时间，进程运行时间）5 w 6 4（表示进程名，进程类型，进程开始时间，进程运行时间）程序运行实例如下：1选择2，运行界面如下：2选择3，运行界面如下：3.在执行过程中按下s可以暂停进程的执行。4在进程暂停的情况下，按下a可以增加进程。五、结论程序运行后，可以通过手动输入进程和文件读取进程，并执行读者与写者在公平竞争下的同步进程问题，另外可以实现进程的可视化显示、暂停和动态增加最后退出。完成任务书的要求。六、源程序及系统文件使用说明#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <conio.h>#include "windows.h"int Wmutex=1;/互斥读写的信号量int readcount=0; /读者数目void input();void main();struct processint ID; /进程序号char type; /进程类别(判断是读者还是写者)int starttime; /进程开始时间int needtime; /进程读写需要的时间int runtime; /进程在内存中已运行的时间struct process *next;process *head1=NULL,*head2=NULL,*head3=NULL;void choose()/选择 int a;process *p,*q;q=head1=(process *)malloc(sizeof(process);FILE *fp; scanf("%d",&a);switch(a)case 1: /手动输入 int i,j; printf("tt输入进程数:"); fp=fopen("file.txt","w+");scanf("%d",&i); fprintf(fp,"%dn",i);for(j=1;i>0;i-,j+)p=(process *)malloc(sizeof(process);q->next=p;printf("tt第%d个进程:n",j);printf("tt进程序号t读或写tt开始时间t执行时间ntt"); scanf("%d %c %d %d",&p->ID,&p->type,&p->starttime,&p->needtime);fprintf(fp,"%d %c %d %dn",p->ID,p->type,p->starttime,p->needtime);printf("n");p->runtime=0;q=q->next;p->next=NULL;fclose(fp);p=head1;head1=head1->next;p->next=NULL;free(p);break;case 2: /文件读入if(fp=fopen("file.txt","r")=NULL)printf("文件打开失败!n"); system("pause"); system("cls"); main();fscanf(fp,"%d",&i); for(j=1;i>0;i-,j+)p=(process *)malloc(sizeof(process);q->next=p;fscanf(fp,"%d %c %d %d",&p->ID,&p->type,&p->starttime,&p->needtime); p->runtime=0;q=q->next;p->next=NULL;fclose(fp);p=head1;head1=head1->next;p->next=NULL;free(p); break; case 3: int k; if(fp=fopen("file.txt","r")=NULL)printf("文件打开失败!n"); system("pause"); system("cls"); main(); printf("tt进程序号t读或写tt开始时间t执行时间n"); fscanf(fp,"%d",&i); k=0; for(j=0;i>0;i-,j+) p=(process *)malloc(sizeof(process);q->next=p;fscanf(fp,"%d %c %d %d",&p->ID,&p->type,&p->starttime,&p->needtime);if(p->type='r'|p->type='R') k+; printf("tt%dtt%ctt%dtt%dn",p->ID,p->type,p->starttime,p->needtime);p->runtime=0;q=q->next;p->next=NULL; j=j-k; printf("tt读者数目:"); printf("t%dn",k); printf("tt写者数目:"); printf("t%dn",j);fclose(fp); p=head1;head1=head1->next;p->next=NULL;free(p); system("pause"); system("cls"); main();break; case 4: exit(0); default :printf("tt您输入的有错误，请重新输入:n");system("pause"); system("cls"); main();void input() /输入函数printf("tt*“读写平等”策略*n");printf("ttt1.人工输入进程信息n");printf("ttt2.文件载入进程信息n"); printf("ttt3.查看进程信息n");printf("ttt4.退出n");printf("tt*n");printf("tt请选择:"); choose();void ready(int i) /进入就绪队列process *p,*q,*j,*k;p=head1;q=head2;int t=0;if(head2=NULL)q=head2=(process *)malloc(sizeof(process);q->next=NULL;t=1;elsewhile(q->next!=NULL)q=q->next;j=(process *)malloc(sizeof(process);j->next=head1;while(head1->starttime=i)q->next=head1;head1=head1->next;q=q->next;q->next=NULL;j->next=head1;if(head1=NULL)break;p=head1;while(p!=NULL)if(p->starttime=i)k=j;while(k->next!=p)k=k->next;k->next=p->next;q->next=p;q=q->next;p=p->next;q->next=NULL;elsep=p->next;head1=j->next;j->next=NULL;free(j);if(t=1)p=head2;head2=head2->next;p->next=NULL;free(p);int wait(int &a) a-;if(a<0)return 0;return 1;void signal(int &a)a+;void reader() /读写平等下的读者信息process *p;int t=0;p=head3;if(head3=NULL)p=head3=(process *)malloc(sizeof(process);p->next=NULL;t=1;elsewhile(p->next!=NULL)p=p->next;if(readcount>0)p->next=head2;head2=head2->next;p=p->next;p->next=NULL;readcount+;if(readcount=0)&&(wait(Wmutex)=1)p->next=head2;head2=head2->next;p=p->next;p->next=NULL;readcount+;else Wmutex+;if(t=1)p=head3;head3=head3->next;p->next=NULL;free(p);void writer() /读写平等下的写者信息if(wait(Wmutex)=1)&&(head3=NULL)head3=head2;head2=head2->next;head3->next=NULL;else Wmutex+;void add(int i) /动态增加process *p,*q;int a;p=head1;q=(process *)malloc(sizeof(process);printf("tt进程序号:");scanf("%d",&q->ID); printf("ttt读或写:");fflush(stdin);scanf("%c",&q->type);printf("tt开始时间:");scanf("%d",&a);q->starttime=a+i;printf("tt执行时间:");scanf("%d",&q->needtime);q->runtime=0;q->next=NULL;if(head1!=NULL)while(p->next!=NULL)p=p->next;p->next=q;elsehead1=q;void print(int i) /输出函数process *p;p=head3;while(p!=NULL)p->runtime+;p=p->next;printf("ntt执行 %d :n",i);printf("tt执行队列: ");p=head3;if(p=NULL)printf("<空>");elsewhile(p!=NULL)printf("%d ",p->ID);p=p->next;printf("ntt等待队列: ");p=head2;if(p=NULL)printf("<空>");elsewhile(p!=NULL)printf("%d",p->ID);p=p->next;printf("n");void leave() /离开执行队列process *p,*q;p=q=(process *)malloc(sizeof(process);p->next=NULL;while(head3!=NULL)if(head3->needtime!=head3->runtime)p->next=head3;p=p->next;elseif(head3->type='r')|(head3->type='R')readcount-;if(readcount=0)signal(Wmutex);elsesignal(Wmutex);head3=head3->next;p->next=NULL;head3=q->next;q->next=NULL;free(q); void main()int i=0;input();while(head1!=NULL)|(head2!=NULL)|(head3!=NULL)i+;if(head1!=NULL)ready(i);if(head2!=NULL)while(head2->type='r')|(head2->type='R')reader();if(head3!=NULL)if(head3->type='w')|(head3->type='W')break;if(head2=NULL)break;if(head2!=NULL)if(head2->type='w')|(head2->type='W')writer();print(i); leave(); Sleep(1000); /交出线程占用CPU时间一秒钟fflush(stdin);/清空缓冲区char ch=' 'if (kbhit()=1)/检查当前是否有键盘输入，若有则返回一个非0值，否则返回0 ch=getch();if(ch='S')|(ch='s') printf("tt已暂停，任意键继续.n添加新的进程输入an");ch=getchar();if(ch='A')|(ch='a')add(i);printf("nntt执行完毕n");system("pause");system("cls");main();while(1);
