进程同步模拟设计——吃水果问题1需求分析1.1吃水果问题的描述桌子上有一只盘子，最多可容纳两个水果，每次只能放入或者取出一个水果。

爸爸专门向盘子中放苹果，妈妈专门向盘子中放橘子，两个儿子专门等待吃盘子中的橘子，两个女儿专门等吃盘子中的苹果。

1.2问题的转换这是进程同步问题的模拟，可以把向盘子放或取水果的每一个过程可以转为一个进程的操作，这些进程是互斥的，同时也存在一定的同步关系。

通过编程实践时，实际是随机的调用人一个进程的操作，而这些进程的操作相当于程序中的函数调用。

而计算机在执行时每一个时刻只能执行一个操作，这就默认了互斥。

同步的模拟可以类似于函数调用时的前提关系即先决条件。

这样进程同步模拟就完全可以通过函数的调用来实现。

具体的每一个操作的对应的函数的关系：爸爸向盘子中放一个苹果：Father()妈妈向盘子中放一个橘子：Mother()儿子1从盘子取一个橘子：Son1()儿子2从盘子取一个橘子：Son2()女儿1从盘子取一个苹果：Daugther1()儿子1从盘子取一个苹果：Daugther2()2功能设计2.1 数据结构(1)用一个整型变量Plate_Size表示盘子，初始值为0，当放水果时Plate_Size 加1，取水果时Plate_Size减1。

变量Plate_Size的最大值为2，当为2时表示盘子已经满，此时若进行放水果操作，放水果将处于等待状态；为0时表示盘子为空，此时若进行取水果操作，取水果操作将处于等待状态。

(2)整型变量orange和apple分别表示盘子中的橘子和苹果数目，初始都为0，Plate_Size=apple+orange。

(3)用6个bool型的变量Father_lag，Mother_lag，Son1_lag，Son2_lag，Daughter1_lag，Daughter2_lag表示六个进程是否处于等待状态。

处于等待时，变量值为true。

(4)两个放水果进程进程同时处于等待状态时，若有取水果的操作将自动执行等待的放水果进程，执行按等待的先后顺序；两个取苹果或橘子进程同时候处于等待状态，若有放苹果或橘子的操作将自动执行等待的取进程，进行按等待的先后顺序。

(5)用一个随机的函数产生0—5的6个整数，分别对应六个进程的调用。

2.2模块说明(1)main函数:用一个随机的函数产生0—5的6个整数，分别对应六个进程的调用，调用的次数可以自己输入，本程序共产生了10次随机的调用进程。

(2)6个进程函数:爸爸向盘子中放一个苹果操作：Father()；妈妈向盘子中放一个橘子操作：Mother()；儿子1从盘子取一个橘子操作：Son1()；儿子2从盘子取一个橘子操作：Son2()；女儿1从盘子取一个橘子操作：Daugther1()；女儿2从盘子取一个橘子操作：Daugther2()。

（3）Print函数：用于输出盘子中苹果和橘子的个数，水果总个数及有哪些进程处于等待状态。

2.3 操作的流程图(1)放水果操作爸爸放苹果进程的操作流程图：(2)取水果操作儿子1取橘子的操作流程图Father 操作：Plate_Size=2否否Daugther1或Daugher2处于等待状态是按等待先后顺序调用Daugther1或Daughter2操作是Father 进程处于等待状态Father 进程调用：orange+1 Plate_Size+1,Print()函数调用返回3开发平台及源程序的主要部分3.1开发平台（1）使用系统：windows7 （2）使用语言：C++（3）开发工具：Microsoft Visual C++ 2012 Express3.2源程序主要部分（1）Print 函数（打印盘子剩余水果及各进程等待状态）void Print() {Son1操作：Plate_Size=2否否Daugther1或Daugher2处于等待状态是按等待先后顺序调用Daugther1或Daughter2操作是Father 进程处于等待状Father 进程调用：orange+1 Plate_Size+1,Print()函数调用返回cout<<"现在盘子里有"<<apple<<"个苹果,"<<orange<<"个橘子,"<<"共有"<<apple+orange<<"个水果."<<endl;if(Father_lag==true)cout<<"Father进程处于等待状态,";if(Mother_lag==true)cout<<"Mother进程处于等待状态,";if(Son1_lag==true)cout<<"Son1进程处于等待状态,";if(Son2_lag==true)cout<<"Son2进程处于等待状态, ";if(Daughter1_lag==true)cout<<"Daughter1进程处于等待状态,";if(Daughter2_lag==true)cout<<"Daughter2进程处于等待状态,";if(((Father_lag==false)&&(Mother_lag==false)&&(Son1_lag==false)&&(Son2_lag==false)&&(Daughter1_lag==false)&&(Daughter2_lag==false))!=true)cout<<endl;}（2）各进程调用的函数void Father() {apple++;Print();}void Mother(){orange++;Print();}void Son1() {orange--;Print();}void Son2() {orange--;Print();}void Daughter1() {apple--;Print();}void Daughter2(){apple--;Print();}（3）主函数void main(){int k;int i;int Plate_Size;int MonFa_c;int Son_a;srand((unsigned)time(NULL));for(k=0;k<10;k++){cout<<"***********************************"<<"第"<<k+1<<"次操作"<<"***********************************"<<endl;i=rand()%6;Plate_Size=apple+orange;switch(i){case 0:cout<<"Father调用."<<endl;if(Plate_Size==2){Father_lag=true;Print();if(Mother_lag==false)MonFa_c=1;}else{Father();if((Daughter1_lag==true)&&(Daughter2_lag==true)){if(Daughter_b==1){Daughter1_lag=false;cout<<"处于等待的Daughter1自动被调用"<<endl;Daughter1();Daughter_b=2;}else{Daughter2_lag=false;cout<<"处于等待的Daughter2自动被调用"<<endl;Daughter2();Daughter_b=1;}}else{if(Daughter1_lag==true){Daughter1_lag=false;cout<<"处于等待的Daughter1自动被调用"<<endl;Daughter1();Daughter_b=0;}else if(Daughter2_lag==true){Daughter2_lag=false；cout<<"处于等待的Daughter1自动被调用"<<endl;Daughter2();Daughter_b=0;}}}break;case 1:cout<<"Mother调用."<<endl;if(Plate_Size==2){Mother_lag=true;Print();if(Father_lag==false)MonFa_c=2;}else{Mother();if((Son1_lag==true)&&(Son2_lag==true)){if(Son_a==1){Son1_lag=false;cout<<"处于等待的Son1自动被调用"<<endl;Son1();Son_a=2;}else{Son2_lag=false；cout<<"处于等待的Son2自动被调用"<<endl;Son2();Son_a=1;}}else{if(Son1_lag==true){Son1_lag=false;cout<<"处于等待的Son1自动被调用"<<endl;Son1();Son_a=0;}else if(Son2_lag==true){Son2_lag=false;cout<<"处于等待的Son2自动被调用"<<endl;Son2();Son_a=0;}}}break;case 2:cout<<"Son1调用."<<endl;if(orange==0){Son1_lag=true;Print();if(Son2_lag==false)Son_a=1;}else{Son1();if((Father_lag==true)&&(Mother_lag==true)){if(MonFa_c==1) {Father_lag=false;cout<<"处于等待的Father自动被调用"<<endl;Father();MonFa_c=2;}else{Mother_lag=false;cout<<"处于等待的Mother自动被调用"<<endl;Mother();MonFa_c=1;}}else{if(Father_lag==true){Father_lag=false;cout<<"处于等待的Father自动被调用"<<endl;Father();MonFa_c=0;}else if(Mother_lag==true){Mother_lag=false;cout<<"处于等待的Mother自动被调用"<<endl;Mother();MonFa_c=0;}}}break;case 3:cout<<"Son2调用."<<endl;if(orange==0){Son2_lag=true;Print();if(Son1_lag==false)Son_a=2;}else{Son2();if((Father_lag==true)&&(Mother_lag==true)){if(MonFa_c==1) {Father_lag=false;cout<<"处于等待的Father自动被调用"<<endl;Father();MonFa_c=2;}else {Mother_lag=false;cout<<"处于等待的Mother自动被调用"<<endl;Mother();MonFa_c=1;}}else{if(Father_lag==true){Father_lag=false;cout<<"处于等待的Father自动被调用"<<endl;Father();MonFa_c=0;}else if(Mother_lag==true) {Mother_lag=false;cout<<"处于等待的Mother自动被调用"<<endl;Mother();MonFa_c=0;}}}break;case 4:cout<<"Daughter1调用."<<endl;if(apple==0){Daughter1_lag=true;Print();if(Daughter2_lag==false)Daughter_b=1;}else{Daughter1();if((Father_lag==true)&&(Mother_lag==true)){if(MonFa_c==1) {Father_lag=false;cout<<"处于等待的Father自动被调用"<<endl;Father();MonFa_c=2;}else {Mother_lag=false;cout<<"处于等待的Mother自动被调用"<<endl;Mother();MonFa_c=1;}}else{if(Father_lag==true) {Father_lag=false;cout<<"处于等待的Father自动被调用"<<endl;Father();MonFa_c=0;}else if(Mother_lag==true) {Mother_lag=false;cout<<"处于等待的Mother自动被调用"<<endl;Mother();MonFa_c=0;}}}break;case 5:cout<<"Daughter2调用."<<endl;if(apple==0){Daughter2_lag=true; Print();if(Daughter1_lag==false)Daughter_b=2;}else{Daughter2();if((Father_lag==true)&&(Mother_lag==true)){if(MonFa_c==1) {Father_lag=false;cout<<"处于等待的Fathe r自动被调用"<<endl;Father();MonFa_c=2;}else{Mother_lag=false;cout<<"处于等待的Mother自动被调用"<<endl;Mother();MonFa_c=1;}}else {if(Father_lag==true) {Father_lag=false;cout<<"处于等待的Father自动被调用"<<endl;Father();MonFa_c=0;}else if(Mother_lag==true) {Mother_lag=false;cout<<"处于等待的Mother自动被调用"<<endl;Mother();MonFa_c=0;}}}break;}}}4测试用例，运行结果与运行情况分析4.1测试用例由于程序是模拟产生10次随机的操作，执行相应的函数来模拟进程同步。