【Linux】巧妙运用＜信号量＞解决＜水果放取问题＞（思维导图＆代码演示＆思路解析）

在linux环境下，巧妙运用信号量解决水果放取问题，这是一个有趣且实用的多线程同步问题。以下是该问题的思维导图、代码演示和思路解析。

一. 信号量相关实验回顾

1. 回顾：使用信号量实现线程互斥

   • 解析：利用信号量实现两个线程互斥输出1-10数字。
   • 传送门

2. 回顾：巧妙运用信号量控制两个线程之间谁先执行

   • 传送门

3. 回顾：巧妙运用信号量实现线程间通信

   • 传送门

二. 巧妙运用信号量解决水果放取问题（思维导图&代码演示&思路解析）

问题描述：一个盘子只能放一个水果，爸爸往里面放苹果，妈妈往里面放橘子，儿子专门等吃橘子，女儿专门等吃苹果。只要盘子空，爸爸或妈妈就可以往里面放水果；仅当盘子里有自己需要的水果时，儿子或女儿才可以取出吃。

设置三个信号量：

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• plate：初始值为1，优先执行，面向父母端。
• appleReady：初始值为0，对应女儿等待苹果。
• orangeReady：初始值为0，对应儿子等待橘子。

定义：

• fruitOnPlate：表示盘子中是否有水果。
• fruitType：表示盘子中水果的类型。
• https://www.php.cn/link/93ac0c50dd620dc7b88e5fe05c70e15bdefine APPLE 1 和 https://www.php.cn/link/93ac0c50dd620dc7b88e5fe05c70e15bdefine ORANGE 2：表示水果类型。

信号量操作：

• 信号量等待（P操作）：sem_wait()
• 信号量唤醒（V操作）：sem_post()

代码语言：C

运行次数：0

https://www.php.cn/link/93ac0c50dd620dc7b88e5fe05c70e15binclude 
https://www.php.cn/link/93ac0c50dd620dc7b88e5fe05c70e15binclude 
https://www.php.cn/link/93ac0c50dd620dc7b88e5fe05c70e15binclude 
https://www.php.cn/link/93ac0c50dd620dc7b88e5fe05c70e15binclude 
https://www.php.cn/link/93ac0c50dd620dc7b88e5fe05c70e15binclude 

https://www.php.cn/link/93ac0c50dd620dc7b88e5fe05c70e15bdefine APPLE 1
https://www.php.cn/link/93ac0c50dd620dc7b88e5fe05c70e15bdefine ORANGE 2

// 表示放入水果
int fruitOnPlate = 0;
int fruitType = 0;

// 设置信号量
sem_t plate, appleReady, orangeReady;

void *father(void *arg) {
    while (1) {
        sem_wait(&plate);
        fruitOnPlate = 1;
        fruitType = APPLE;  // 放入苹果
        printf("Father put an apple.\n");
        sem_post(&appleReady);
        sleep(rand() % 10); // 睡眠随机时间
    }
}

void *mother(void *arg) {
    while (1) {
        sem_wait(&plate);
        fruitOnPlate = 1;
        fruitType = ORANGE;  // 放入橘子
        printf("Mother put an orange.\n");
        sem_post(&orangeReady);
        sleep(rand() % 10); // 睡眠随机时间
    }
}

void *son(void *arg) {
    while (1) {
        sem_wait(&orangeReady); // 等待橘子
        if (fruitType == ORANGE) {
            printf("Son ate an orange.\n");
            sem_post(&plate);
        }
    }
}

void *daughter(void *arg) {
    while (1) {
        sem_wait(&appleReady); // 等待苹果
        if (fruitType == APPLE) {
            printf("Daughter ate an apple.\n");
            sem_post(&plate);
        }
    }
}

int main() {
    pthread_t f_thread, m_thread, son_thread, dau_thread;

    sem_init(&plate, 0, 1);
    sem_init(&appleReady, 0, 0);
    sem_init(&orangeReady, 0, 0);

    pthread_create(&f_thread, NULL, father, NULL);
    pthread_create(&m_thread, NULL, mother, NULL);
    pthread_create(&son_thread, NULL, son, NULL);
    pthread_create(&dau_thread, NULL, daughter, NULL);

    pthread_join(f_thread, NULL);
    pthread_join(m_thread, NULL);
    pthread_join(son_thread, NULL);
    pthread_join(dau_thread, NULL);

    sem_destroy(&plate);
    sem_destroy(&appleReady);
    sem_destroy(&orangeReady);

    return 0;
}

通过以上代码，我们可以看到信号量的巧妙运用，确保了水果放取的正确性和同步性。