C语言实现进程同步与互斥

实验原理

（1）同步和互斥（生产者消费者问题）
同步是一种更为复杂的互斥，而互斥是一种特殊的同步。
互斥：是指某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的。

同步：是指在互斥的基础上(大多数情况)，通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。在大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源
（2）信号量
在系统中，给予每一个进程一个信号量，代表每个进程目前的状态，未得到控制权的进程会在特定地方被强迫停下来，等待可以继续进行的信号到来。信号量又存在着两种操作，分别为V操作与P操作，V操作会增加信号量 S的数值，P操作会减少它。
（3）锁
在多线程编程中，操作系统引入了锁机制。通过锁机制，能够保证在多核多线程环境中，在某一个时间点上，只能有一个线程进入临界区代码，从而保证临界区中操作数据的一致性。
加锁过程用如下伪码表示：
1、read lock；
2、判断lock状态；（0表示资源可用，1表示资源已被占用）
3、如果已经加锁，失败返回；
4、把锁状态设置为上锁；
5、返回成功。

实验内容和方法

1.实验一（进程同步）：
1）实验内容
分别创建两个工程，用来scanf和printf，从键盘输入，在屏幕上显示输入了多少个数，以此来实现进程同步。
2）代码以及代码分析

Scanf.c

#include<stdio.h>
#include<windows.h>
int main(){HANDLE h;int a=0;h=CreateSemaphore(NULL,0,10,"scanfcount");while(1){scanf("%d",&a);printf("%d",a);ReleaseSemaphore(h,1,NULL);}
}

Printf.c

#include<stdio.h>
#include<windows.h>
int main(){HANDLE h;int count=0;h=CreateSemaphore(NULL,0,10,"scanfcount");while(1){WaitForSingleObject(h,INFINITE);count++;printf("%d",count);}
}

3）实验结果截图

2.实验二（进程互斥）：
1）实验内容
本次实验中，模拟两个线程实现信号量的争夺（无序性）。通过加锁实现在某一个时间点上，只能有一个线程进入临界区代码，从而保证临界区中操作数据的一致性。
2）代码及代码分析

MultiThread.c

#include<stdio.h>
#include<windows.h>
HANDLE m_hMutex;
//线程1
DWORD WINAPI ThreadFunc1(LPVOID lpParam)
{int i;for(i=0;i<5;i++){WaitForSingleObject(m_hMutex,INFINITE);//进入临界区域printf("Thread1 step1 in the critical section\n");printf("Thread1 step2 in the critical section\n");ReleaseMutex(m_hMutex);//释放}return 0;
}
//线程2
DWORD WINAPI ThreadFunc2(LPVOID lpParam)
{int i;for(i=0;i<5;i++){WaitForSingleObject(m_hMutex,INFINITE);printf("Thread2 step1 int the critical section\n");printf("Thread2 step2 inthe critical section\n");ReleaseMutex(m_hMutex);}return 0;
}
void main()
{char c;m_hMutex=CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc1, 0, 0, 0);CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc2, 0, 0, 0);scanf("%c\n",&c);
}

3）实验结果截图