## 實驗步驟
（1）在ubuntu下，用系統提供的sem_open()、sem_close()、sem_wait()和sem_post()等信號量相關的系統調用編寫pc.c程序。
（2）在ubuntu上編譯并運行pc.c，檢查運行結果。
### 終端也是臨界資源
用printf()向終端輸出信息是很自然的事情，但當多個進程同時輸出時，終端也成為了一個臨界資源，需要做好互斥保護，否則輸出的信息可能錯亂。
另外，printf()之后，信息只是保存在輸出緩沖區內，還沒有真正送到終端上，這也可能造成輸出信息時序不一致。用fflush(stdout)可以確保數據送到終端。
本次實驗相較于往屆已極大地簡化，畢竟時間有限，所以不用在Linux0.11下實現信號量（里面沒有sem_open()等系統調用，需要自己添加），僅需要在Ubantu下運行生產者，消費者的相關程序。
首先介紹一下所需函數
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int fseek(FILE *stream, long offset, int fromwhere);
函數設置文件指針stream的位置。
如果執行成功，stream將指向以fromwhere為基準，偏移offset（指針偏移量）個字節的位置，函數返回0。
如果執行失敗(比如offset超過文件自身大小)，則不改變stream指向的位置，函數返回一個非0值。
size_t fread(void *buffer,size_t size,size_t count, FILE *stream ); ?
buffer ? 是讀取的數據存放的內存的指針 ?
size ? ? 是每次讀取的字節數 ?
count ? ?是讀取次數 ?
stream ? 是要讀取的文件的指針
從一個文件流中讀數據，最多讀取count個元素，每個元素size字節，如果調用成功返回實際讀取到的元素個數，如果不成功或讀到文件末尾返回 0。
size_t fwrite(const void* buffer, size_t size, size_t count, FILE* stream);
（1）buffer：是一個指針，對fwrite來說，是要獲取數據的地址；
（2）size：要寫入內容的單字節數；
（3）count:要進行寫入size字節的數據項的個數；
（4）stream:目標文件指針；
（5）返回實際寫入的數據項個數count。
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算法的思想是：建立一個文件緩沖區，0~9位存儲生產出的數據，第10位存儲當前讀到的位置；因為緩沖區是覆蓋寫入，例如當消費者消費到第6位，而生產者此時可以生產覆蓋前5位，但消費者消費是順序消費的，必須要讀到緩沖區尾才可以再從頭讀。
這就有必要存儲當前讀取的位置（因為進程可能被中斷，下次再來就不知道讀到哪里了），所以下面要執行兩次，第一次讀出當前所讀位置，再根據此位置計算位偏移。
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fseek( fp, 10*sizeof(int), SEEK_SET );
fread( &Outpos, sizeof(int), 1, fp);
fseek( fp, Outpos*sizeof(int), SEEK_SET );
fread( &costnum, sizeof(int), 1, fp);
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pc.c
~~~
#define __LIBRARY__
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <semaphore.h>
#define Total 500
#define PNUM 5
#define BUFFERSIZE 10
/*
*/
int main()
{
int i, j, k;
int costnum;
int Outpos = 0;
int Inpos = 0;
sem_t *empty, *full, *mutex;
FILE *fp = NULL;
empty =(sem_t *)sem_open("empty", O_CREAT, 0064, 10);
full = (sem_t *)sem_open("full", O_CREAT, 0064, 0);
mutex = (sem_t *)sem_open("mutex",O_CREAT, 0064, 1);
fp=fopen("FileBuffer.txt", "wb+");
fseek( fp, 10*sizeof(int) , SEEK_SET );
fwrite( &Outpos, sizeof(int), 1, fp);
fflush(fp);
if( !fork() )
{
for( i = 0 ; i < Total; i++)
{
sem_wait(empty);
sem_wait(mutex);
fseek( fp, Inpos * sizeof(int), SEEK_SET );
fwrite( &i, sizeof(int), 1, fp );
fflush(fp);
Inpos = ( Inpos + 1 ) % BUFFERSIZE;
sem_post(mutex);
sem_post(full);
}
exit(0);
}
for( k = 0; k < PNUM ; k++ )
{
if( !fork() )
{
for( j = 0; j < Total/PNUM; j++ )
{
sem_wait(full);
sem_wait(mutex);
/*
fseek( fp , 10*sizeof(int) , SEEK_SET );
if(!fread( &outlocate, sizeof(int),1, fp))
{
printf("read error!\n");
exit(1);
}
*/
/*
fseek(fp, outlocate*sizeof(int), SEEK_SET );
if(!fread( &costnum, sizeof(int),1, fp))
{
printf("read error!\n");
exit(1);
}
*/
fflush(stdout);
fseek( fp, 10*sizeof(int), SEEK_SET );
fread( &Outpos, sizeof(int), 1, fp);
fseek( fp, Outpos*sizeof(int), SEEK_SET );
fread( &costnum, sizeof(int), 1, fp);
printf("%d: %d\n",getpid(),costnum);
fflush(stdout);
Outpos = (Outpos + 1) % BUFFERSIZE;
fseek( fp, 10*sizeof(int), SEEK_SET );
fwrite( &Outpos, sizeof(int),1, fp );
fflush(fp);
sem_post(mutex);
sem_post(empty);
}
exit(0);
}
}
wait(NULL);
wait(NULL);
wait(NULL);
wait(NULL);
wait(NULL);
sem_unlink("empty");
sem_unlink("full");
sem_unlink("mutex");
fclose(fp);
return 0;
}
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附report
1.在pc.c中去掉所有與信號量有關的代碼，再運行程序，執行效果有變化嗎？為什么會這樣？
答：在去掉與信號量有關的代碼后，執行結果Customer的消費數據沒有按遞增的順序輸出，且fread()函數將產生錯誤。
因為沒有信號量P(S)控制，導致生產者可能在緩沖區滿后繼續生產，導致沒有被消費的數據被覆蓋，使得消費者消費的數據不是遞增序列。
同時，沒有信號量V(S)控制，導致消費者可能在讀取所有數據后仍然繼續讀取，導致讀取的數據無效。
沒有mutex信號量控制導致出現多進程并發訪問緩沖區，導致出現fread()錯誤。
2.這樣可行嗎？如果可行，那么它和標準解法在執行效果上會有什么不同？如果不可行，那么它有什么問題使它不可行？
答：這樣不可行。程序在某種情況下會出現死鎖狀態。
例如：當mutex = 1，并且生產者要進入生產一個數據，假設此時empty = 0，mutex = 0,P(empty)后小于0，生產者進程進入等待在信號量empty的等待隊列上面調用schedule(),可是此時并未解鎖，即mutex.value值仍然為0。它們都等待在信號量mutex上面。同理，消費者進程也是如此，若mutex.value = 1,full.value = 0,在執行完P(mutex)P(full)之后，mutex = 0,并且將消費者進程放入等待在信號量full的等待隊列上面，而此時也并未釋放mutex,因此消費者和生產者進程都等待在mutex信號量上面。進而產生饑餓狀態進入死鎖。
