一、吃水果综合设计

桌子上有一只盘子，最多可容纳两个水果，每次只能放入或取出一个水果。爸爸专向盘子放苹果（apple），妈妈专向盘子中放桔子（orange）；两个儿子专等吃盘子中的桔子，两个女儿专等吃盘子中的苹果。请用P、V操作来实现爸爸、妈妈、儿子、女儿之间的同步与互斥关系。

【设计要求】
了解信号量机制，了解并掌握进程同步和互斥机制，熟悉信号量的操作函数，利用信号量实现对共享资源的控制。编程模拟实现这一问题的程序控制，分析处理过程。

1. 1.pv操作代码

semaphore empty=2,mutex=1,apple=0,orange=0; 

void father(){
     do{
           P(empty);    //等待盘子为空
           P(metux);    //等待获取对盘子的操作
            爸爸向盘中放一个苹果;
           V(mutex);   //释放对盘子的操作
           V(apple);   //通知女儿可以来盘子中取苹果
    }while(TRUE);
}

void mather(){            
     do{
           P(empty);		//等待盘子为空
           P(metux);		//等待获取对盘子的操作
            妈妈向盘中放一个桔子;
           V(mutex);		//释放对盘子的操作
           V(orange);		//通知儿子可以来盘子中取橘子
    }while(TRUE);
}

void son1(){                        
     do{
           P(orange);       //判断盘子中是否有桔子
           P(metux);        //等待获取对盘子的操作
            儿子1取出盘中的桔子;
           V(mutex);      //释放对盘子的操作
           V(empty);      //盘子空了，可以继续放水果了
    }while(TRUE);
}
void son2(){                        
     do{
           P(orange);       //判断盘子中是否有桔子
           P(metux);        //等待获取对盘子的操作
            儿子2取出盘中的桔子;
           V(mutex);      //释放对盘子的操作
           V(empty);      //盘子空了，可以继续放水果了
    }while(TRUE);
}


void daugther1(){ 
     do{
           P(apple);       //判断盘子中是否有苹果
           P(metux);        //等待获取对盘子的操作
            女儿1取出盘中的苹果;
           V(mutex);      //释放对盘子的操作
           V(empty);      //盘子空了，可以继续放水果了
    }while(TRUE);
}
void daugther2(){ 
     do{
           P(apple);       //判断盘子中是否有苹果
           P(metux);        //等待获取对盘子的操作
            女儿2取出盘中的苹果;
           V(mutex);      //释放对盘子的操作
           V(empty);      //盘子空了，可以继续放水果了
    }while(TRUE);
}

void main() {                 //四个并发进程的同步执行
	cobegin
	   father(); mather(); 	son();son();daugther();daugther();
	coend
}

2.c++程序代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#include <semaphore.h>
#include <errno.h>
  #include <unistd.h>
#define total 2
 
sem_t remain, apple, orange, mutex;
static unsigned int vremain = 2, vapple = 0, vorange = 0;
 
void *father(void *);
void *mather(void *);
void *son1(void *);
void *son2(void *);
void *daughter1(void *);
void *daughter2(void *);
void print_sem();
 
int main() {
	pthread_t fa, ma, so ,da;
	sem_init(&remain, 0, total);//总数初始化为2
	sem_init(&apple, 0, 0);//盆子中苹果数, 开始为0
	sem_init(&orange, 0, 0);//盆子中梨子数, 开始为0
	sem_init(&mutex, 0, 1);//互斥锁, 初始为1
 
	pthread_create(&fa, NULL, &father, NULL);
	pthread_create(&ma, NULL, &mather, NULL);
	pthread_create(&so, NULL, &son1, NULL);
	pthread_create(&da, NULL, &daughter1, NULL);
 	pthread_create(&so, NULL, &son2, NULL);
	pthread_create(&da, NULL, &daughter2, NULL);
	for(;;);
}
 
void *father(void *arg) {
	while(1) {
		sem_wait(&remain);
		sem_wait(&mutex);
		 vremain--;
 		vapple++;
		printf("父亲放苹果, 剩余空间=%u, 苹果数=%u\n", vremain, vapple);
		sem_post(&mutex);
		sem_post(&apple);
		sleep(1);
	}
}
 
void *mather(void *arg) {
	while(1) {
		sem_wait(&remain);
		sem_wait(&mutex);
	vremain--; vorange++;
		printf("母亲放橘子, 剩余空间=%u, 橘子数=%u\n", vremain, vorange);
		sem_post(&mutex);
		sem_post(&orange);
		sleep(2);
	}
}
 
void *son1(void *arg) {
	while(1) {
		sem_wait(&orange);
		sem_wait(&mutex);               
	vremain++; vorange--;
		printf("儿子吃橘子, 剩余空间=%u, 橘子数=%u\n", vremain, vorange);
		sem_post(&mutex);
		sem_post(&remain);
		sleep(3);
	}
}
 void *son2(void *arg) {
	while(1) {
		sem_wait(&orange);
		sem_wait(&mutex);               
vremain++; vorange--;
		printf("儿子2吃橘子, 剩余空间=%u, 橘子数=%u\n", vremain, vorange);
		sem_post(&mutex);
		sem_post(&remain);
		sleep(3);
	}
}
void *daughter1(void *arg) {
	while(1) {
		sem_wait(&apple);
		sem_wait(&mutex);
 vremain++; vapple--;
		printf("女儿1吃苹果, 剩余空间=%u, 苹果数=%u\n", vremain, vapple);
		sem_post(&mutex);
		sem_post(&remain);
		sleep(3);
	}
}
 
void *daughter2(void *arg) {
	while(1) {
		sem_wait(&apple);
		sem_wait(&mutex);
vremain++; vapple--;
		printf("女儿2吃苹果, 剩余空间=%u, 苹果数=%u\n", vremain, vapple);
		sem_post(&mutex);
		sem_post(&remain);
		sleep(3);
	}
}
 
void print_sem() {
	int val1, val2, val3;
	sem_getvalue(&remain, &val1);
	sem_getvalue(&apple, &val2);
	sem_getvalue(&orange, &val3);
	printf("Semaphore: remain:%d, apple:%d, orange:%d\n", val1, val2, val3);
}