Lernziele
In dieser Aufgabe …
- simulieren die Studierenden das Verhalten eines Programms, das auf mehrere Threads aufgeteilt wird.
- setzen die Studierenden Semaphore ein, um den Programmablauf zu synchronisieren.
Semaphore
In der Vorlesung wurden Threads in C vorgestellt. In dieser Übung gehen wir einen Schritt weiter und nutzen zur Synchronisierung der Threads zusätzlich einen Semaphor. Beachten Sie die Kommentare im Code und nutzen Sie diese als Hilfestellung.
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>
sem_t all;
sem_t cereal;
void *addCereal(void *arg) {
char* word = (char *) arg;
sem_wait(&cereal); // Warten auf ein Signal von "cereal"
printf("%s\n", word);
sem_post(&all); // Erzeugung eines Signals für "all"
return NULL;
}
void *addPlugins(void *arg){
char* word = (char *) arg;
sem_wait(&all); // Warten auf ein Signal von "all"
printf("%s\n", word);
sem_post(&cereal); // Erzeugung eines Signals für "cereal"
return NULL;
}
int main(int argc, char *argv[]) {
sem_init(&all, 0, 1); // Erzeugung eines Signals für "all"
sem_init(&cereal, 0, 0); // Kein Signal wurde für "cereal" erzeugt
pthread_t p1, p2, p3;
pthread_create(&p1, NULL, addPlugins, "Obst");
pthread_create(&p2, NULL, addCereal, "Schokolade + Hafer");
pthread_create(&p3, NULL, addPlugins, "Milch");
pthread_join(p1, NULL);
pthread_join(p2, NULL);
pthread_join(p3, NULL);
sem_destroy(&all);
sem_destroy(&cereal);
return 0;
}a)
Level 3: Anwenden
Welche I/O-Ausgabe kann das gegebene Programm erzeugen?
b)
Level 3: Anwenden
Was müssten Sie im Programm ändern, sodass “Schokolade + Hafer” immer als Erstes ausgegeben wird?
Hinweis: Es ist kein Code erforderlich. Sie können z. B. einfach schreiben:
„Z. 100: Erzeugung eines Signals fürcereal” oder „Z. 101: Warten auf ein Signal voncereal“.
c)
Level 3: Anwenden
Gegeben sind die folgenden drei Methoden, welche von drei unterschiedlichen Threads ausgeführt werden. Mit welchen Werten müssen die Semaphore initialisiert werden, sodass die Buchstaben deterministisch in der richtigen Reihenfolge ausgegeben werden?
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>
sem_t s1;
sem_t s2;
sem_t s3;
sem_t s4;
void *t1(void *arg){
printf("a");
sem_post(&s1);
sem_wait(&s4);
printf("e");
}
void *t2(void *arg){
sem_wait(&s1);
printf("b");
sem_post(&s2);
sem_wait(&s3);
printf("d");
sem_post(&s4);
}
void *t3(void *arg){
sem_wait(&s2);
printf("c");
sem_post(&s3);
}d)
Level 1: Wissen
Zeigen Sie, dass für die gleiche deterministische Ausgabe 3 Semaphore ausreichen, indem Sie die sem_post- und sem_wait-Befehle anpassen.
Vorlage:
#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>
sem_t s1;
sem_t s2;
sem_t s3;
void *t1(void *arg){
printf("a");
?_____________
?_____________
printf("e");
}
void *t2(void *arg){
?_____________
printf("b");
?_____________
?_____________
printf("d");
?_____________
}
void *t3(void *arg){
?_____________
printf("c");
?_____________
}