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进程互斥与线程互斥是操作系统中常见的同步控制方法。在本次实验中，我们将围绕两种不同的多线程程序设计探索两种技术的实现方式。项目分为两个部分：progressA.c和progressB.c。

设计与实现

基本思路

• 目标：验证进入技术（进程互斥）和线程互斥同步的正确性。
• 范围：使用C语言编写多线程程序，通过信号量和互斥锁实现进程互斥和线程互斥。

编译与运行

• progressA.c

  • 编译命令：gcc progressA.c -o progressA -lpthread -lrt
  • 执行命令：./progressA

• progressB.c

  • 编译命令：gcc progressB.c -o progressB -lpthread -lrt
  • 执行命令：./progressB

测试环境

• 工具：g++编译器
• 运行环境：Linux系统
• 依赖库：-lpthread（ POSIX 线程库）
• 库函数：-lrt（实时线程支持库）

核心代码分析

sharedmemory 结构体定义

struct sharedmemory {
    int data[20]; // 数据域
};
pthread_mutex_t g_mutex; // 互斥锁
sem_t * sem = NULL;   // 有名信号量指针

共享内存的使用

#define SHAREDMEMORYFILE "data.d" // 共享文件名
struct sharedmemory *ptr;
// 共享内存初始化
int fd = shm_open(SHAREDMEMORYFILE, O_RDWR|O_CREAT, 0777);
ptr = mmap(NULL, sizeof(struct sharedmemory), PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
write(fd, " ", sizeof(struct sharedmemory));
memset(ptr->data, 0, sizeof(ptr->data));
close(fd);

progressA.c 的主要逻辑

线程互斥实现

• thread_add1 和 thread_add2：这些函数通过自旋锁实现线程互斥。
  • 使用 pthread_mutex_lock 加锁和 pthread_mutex_unlock 解锁操作同步访问共享变量。
  • 增加循环次数（如设置为5,000,000）以提高冲突概率，使得错综不乱更容易观察。

进程互斥实现

• thread1 和 thread2：这些函数通过信号量实现进程互斥。
  • 使用 sem_wait 等待信号量降低到0，再 sem_post 发送信号量。
  • 加互斥锁同步数据访问，确保每个进程单独运行时不会互相干扰。

progressB.c 的主要区别

• thread1 和 thread2 所使用的初始化常数和操作值：与 progressA.c 中的实现类似，但测试参数略有不同（如99与55）。
• 信号量初始化：张idental的初始值设置为1。
• 互斥锁初始化：使用 pthread_mutex_init 默认属性初始化互斥锁。

典型执行流程

总结性比较

两次实验的主要区别在于具体的操作常数和信号量初始化方式，但核心思想相同。通过两种方式验证同步机制的正确性。

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1. 进程互斥与线程互斥实现

1.1 它们的区别与优缺点

在操作系统中，进程互斥使用信号量，而线程互斥通常使用互斥锁。 progressA.c 和 progressB.c 实现的均为多线程程序的同步控制。