实验三：进程同步实验一、实验任务：（1）掌握操作系统的进程同步原理；（2）熟悉linux的进程同步原语；（3）设计程序，实现经典进程同步问题。
二、实验原理：（1）P、V操作PV操作由P操作原语和V操作原语组成（原语是不可中断的过程），对信号量进行操作，具体定义如下：P（S）：①将信号量S的值减1，即S=S-1；②如果S³0，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。
V（S）：①将信号量S的值加1，即S=S+1；②如果S>0，则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。
（2）信号量信号量（semaphore）的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该信号量的下一个进程。
信号量的值与相应资源的使用情况有关。
当它的值大于0时，表示当前可用资源的数量；当它的值小于0时，其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。
注意，信号量的值仅能由PV操作来改变。
一般来说，信号量S³0时，S表示可用资源的数量。
执行一次P操作意味着请求分配一个单位资源，因此S的值减1；当S<0时，表示已经没有可用资源，请求者必须等待别的进程释放该类资源，它才能运行下去。
而执行一个V操作意味着释放一个单位资源，因此S 的值加1；若S£0，表示有某些进程正在等待该资源，因此要唤醒一个等待状态的进程，使之运行下去。
（3）linux的进程同步原语①wait()；阻塞父进程，子进程执行；②#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>key_t ftok (char*pathname, char proj)；它返回与路径pathname相对应的一个键值。
③int semget(key_t key, int nsems, int semflg)参数key是一个键值，由ftok获得，唯一标识一个信号灯集，用法与msgget()中的key 相同；参数nsems指定打开或者新创建的信号灯集中将包含信号灯的数目；semflg参数是一些标志位。
参数key和semflg的取值，以及何时打开已有信号灯集或者创建一个新的信号灯集与msgget()中的对应部分相同。
该调用返回与健值key相对应的信号灯集描述字。
调用返回：成功返回信号灯集描述字，否则返回-1。
④int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);semid是信号灯集ID，sops指向数组的每一个sembuf结构都刻画一个在特定信号灯上的操作。
nsops为sops指向数组的大小。
⑤int semctl(int semid，int semnum，int cmd，union semun arg)该系统调用实现对信号灯的各种控制操作，参数semid指定信号灯集，参数cmd指定具体的操作类型；参数semnum指定对哪个信号灯操作，只对几个特殊的cmd操作有意义；arg用于设置或返回信号灯信息。
三、实验源程序：#include<sys/types.h>#include<sys/ipc.h>#include<sys/sem.h>#include<errno.h>#include<stdlib.h>#include<stdio.h>#include<fcntl.h>#include<unistd.h>#include <string.h>#include <sys/stat.h>#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>#define PERM S_IRUSR|S_IWUSR#define SEMKEY (key_t)0x200typedef union _senum{int val;struct semid_ds *buf;ushort *array;}semun;int semid;static int count=0;FILE *fp,*fp1,*fp2;struct sembuf prmutex={0,-1,0},pwmutex={1,-1,0},ps={2,-1,0}; struct sembuf vrmutex={0,1,0},vwmutex={1,1,0},vs={2,1,0}; int initsem(){semun x;x.val=1;if((semid=semget(SEMKEY,3,0600|IPC_CREAT|IPC_EXCL))==-1) {if(errno==EEXIST)semid=semget(SEMKEY,3,0);}if(semctl(semid,0,SETV AL,x)==-1){perror("semctl failed\n");return(-1);}if(semctl(semid,1,SETV AL,x)==-1){perror("semctl failed\n");return(-1);}if(semctl(semid,2,SETV AL,x)==-1){perror("semctl failed\n");return(-1);}return(semid);}main(){int i,j,k;static int a[30];int shmid;int *pint,*pint2,addr,addr2;for(i=0;i<30;i++){a[i]=i;}if((shmid=shmget(IPC_PRIV ATE,4,PERM))==-1) {fprintf(stderr,"Create Share Memory Error:%s\n\a",strerror(errno)); exit(1);}addr=shmat(shmid,0,0) ;pint=(int*)addr;*pint=0;semid=initsem();if(fork()==0){ //writersemop(semid,&pwmutex,1);printf("call writer\n");fp1=fopen("a.txt","w");for(k=0;k<20;k++){fprintf(fp1,"%d\n ",5*k);printf("write %d\n ",5*k);}fclose(fp1);printf("write finish\n");semop(semid,&vwmutex,1);exit(0);}else{if(fork()==0){//reader 1semop(semid,&prmutex,1);addr2=shmat(shmid,0,0);pint2=(int*)addr2;if(*pint2==0) semop(semid,&pwmutex,1);*pint2=*pint2+1;printf("reader 1 enter---- count=%d\n",*pint2);semop(semid,&vrmutex,1);fp=fopen("a.txt","r");while(!feof(fp)){fscanf(fp,"%d ",&i);printf("reader 1 %d\n ",i);}semop(semid,&prmutex,1);*pint2=*pint2-1;printf("reader 1 exit---- count=%d\n",*pint2);//count=count-1;//printf("count=%d\n",count);if(*pint2==0) semop(semid,&vwmutex,1); semop(semid,&vrmutex,1);exit(0);}else{ if(fork()==0) //reader{semop(semid,&prmutex,1);addr2=shmat(shmid,0,0);pint2=(int*)addr2;if(*pint2==0) semop(semid,&pwmutex,1);*pint2=*pint2+1;printf("Read 2 enter+++++ count=%d\n",*pint2);// printf("Read 2 count=%d\n",count);//count=2;//printf("count=%d\n",count);semop(semid,&vrmutex,1);fp=fopen("a.txt","r");while(!feof(fp)){ fscanf(fp,"%d ",&i);printf("reader 2 %d\n ",i);}semop(semid,&prmutex,1);//count=count-1;*pint2=*pint2-1;printf("Read 2 exit+++++ count=%d\n",*pint2);//printf("Read 2 count=%d\n",count);if(*pint2==0) semop(semid,&vwmutex,1);semop(semid,&vrmutex,1);exit(0);}}}}四、实验结果：。