实验二、线程同步与通信 一、实验目的 1、掌握Linux下线程的概念； 2、了解Linux线程同步与通信的主要机制； 3、通过信号灯操作实现线程间的同步与互斥。

二、实验内容 通过Linux多线程与信号灯机制，设计并实现计算机线程与I/O线程共享缓冲区的同步与通信。 程序要求:两个线程,共享公共变量a 线程1负责计算(1到100的累加，每次加一个数) 线程2负责打印（输出累加的中间结果)

三、预备知识 1、Linux下的信号灯及其P、V操作 在Linux中信号灯是一个数据集合，可以单独使用这一集合的每个元素。 有关的系统调用命令： 1）semget：返回一个被内核指定的整型的信号灯索引。 2）semop：执行对信号灯集的操作 3）semctl：执行对信号灯集的控制操作。

信号灯的定义: 数据结构的原型是semid_ds,在linux/sem.h中定义： struct semid_ds{ struct ipc_permsem_perm;/*permissions..seeipc.h*/ time_t sem_otime;/*last semop time*/ time_t sem_ctime;/*last change time*/ struct sem*sem_base;/*ptr to first semaphore in array*/ struct wait_queue *eventn; struct wait_queue *eventz; struct sem_undo*undo;/*undo requestson this array*/ ushort sem_nsems;/*no. of semaphores in array*/ };

使用系统调用semget()创建一个新的信号量集，或者存取一个已经存在的信号量集. 信号量的创建: 使用系统调用semget()创建一个新的信号量集，或者存取一个已经存在的信号量集. 原型：int semget(key_t key,int nsems,int semflg); 返回值：如果成功，则返回信号量集的IPC标识符。如果失败，则返回-1. semflg:IPC_CREAT | 0666 nsems:信号灯的个数

信号量的操作:. 系统调用semop(); 调用原型：int semop(int semid,struct sembuf 信号量的操作: 系统调用semop(); 调用原型：int semop(int semid,struct sembuf *sops,unsigned nsops); 返回值：0，如果成功。-1，如果失敗 struct sembuf{ ushort sem_num;/*semaphore index in array*/ short sem_op;/*semaphore operation*/ short sem_flg;/*operation flags*/ } sem_num 将要处理的信号量的下标。 sem_op 要执行的操作。 sem_flg 操作标志,IPC_NOWAIT

P操作 void P(int semid,int index) { struct sembuf sem; sem.sem_num = index; sem.sem_op = -1; sem.sem_flg = 0; //操作标记：0或IPC_NOWAIT等 semop(semid,&sem,1); //1:表示执行命令的个数 return; }

V操作 void V(int semid,int index) { struct sembuf sem; sem.sem_num = index; sem.sem_op = 1; sem.sem_flg = 0; semop(semid,&sem,1); return; }

信号量的赋值:系统调用semctl() 原型：int semctl(int semid,int semnum,int cmd,union semun arg); 返回值：如果成功，则为一个正数。 ·IPC_RMID将信号量集从内存中删除。  ·SETALL设置信号量集中的所有的信号量的值。  ·SETVAL设置信号量集中的一个单独的信号量的值。 arg.val=1; semctl(semid,1,SETVAL,arg)

2、线程 1）线程创建 pthread_create(pthread_t *thread, pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void *),void *arg); 2)pthread_join(pthread_t th, void **thread_retrun); 作用：挂起当前线程直到由参数th指定的线程被终止为止。

3、编辑、编译、调试 $vi $cc –o test -g test.c –lpthread $gdb

#include 头文件pthread.h、sys/types.h、linux/sem.h等 四、实验指导 程序结构 #include 头文件pthread.h、sys/types.h、linux/sem.h等 P、V操作的函数定义： void P(int semid,int index) void V(int semid,int index) 信号灯、线程句柄定义： int semid; pthread_t p1,p2; 线程执行函数定义：void *subp1();void *subp2();

void. subp1() { for (. ) { P(……. ); 打印; V(… void *subp1() { for (......) { P(…….); 打印; V(…..); } return; subp2负责计算，如何定义？ 主函数：main() { 创建信号灯； 信号灯赋初值； 创建两个线程subp1、subp2; 等待两个线程运行结束； 删除信号灯； }