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武汉理工大学《操作系统》课程设计说明书1进程同步模拟设计——吃水果问题1需求分析1.1吃水果问题的描述桌子上有一只盘子，最多可容纳两个水果，每次只能放入或者取出一个水果。爸爸专门向盘子中放苹果，妈妈专门向盘子中放橘子，两个儿子专门等待吃盘子中的橘子，两个女儿专门等吃盘子中的苹果。1.2问题的转换这是进程同步问题的模拟，可以把向盘子放或取水果的每一个过程可以转为一个进程的操作，这些进程是互斥的，同时也存在一定的同步关系。通过编程实践时，实际是随机的调用人一个进程的操作，而这些进程的操作相当于程序中的函数调用。而计算机在执行时每一个时刻只能执行一个操作，这就默认了互斥。同步的模拟可以类似于函数调用时的前提关系即先决条件。这样进程同步模拟就完全可以通过函数的调用来实现。具体的每一个操作的对应的函数的关系：爸爸向盘子中放一个苹果：Father()妈妈向盘子中放一个橘子：Mother()儿子1从盘子取一个橘子：Son1()儿子2从盘子取一个橘子：Son2()女儿1从盘子取一个苹果：Daugther1()儿子1从盘子取一个苹果：Daugther2()武汉理工大学《操作系统》课程设计说明书22功能设计2.1数据结构(1)用一个整型变量Plate_Size表示盘子，初始值为0，当放水果时Plate_Size加1，取水果时Plate_Size减1。变量Plate_Size的最大值为2，当为2时表示盘子已经满，此时若进行放水果操作，放水果将处于等待状态；为0时表示盘子为空，此时若进行取水果操作，取水果操作将处于等待状态。(2)整型变量orange和apple分别表示盘子中的橘子和苹果数目，初始都为0，Plate_Size=apple+orange。(3)用6个bool型的变量Father_lag，Mother_lag，Son1_lag，Son2_lag，Daughter1_lag，Daughter2_lag表示六个进程是否处于等待状态。处于等待时，变量值为true。(4)两个放水果进程进程同时处于等待状态时，若有取水果的操作将自动执行等待的放水果进程，执行按等待的先后顺序；两个取苹果或橘子进程同时候处于等待状态，若有放苹果或橘子的操作将自动执行等待的取进程，进行按等待的先后顺序。(5)用一个随机的函数产生0—5的6个整数，分别对应六个进程的调用。2.2模块说明(1)main函数:用一个随机的函数产生0—5的6个整数，分别对应六个进程的调用，调用的次数可以自己输入，本程序共产生了10次随机的调用进程。(2)6个进程函数:爸爸向盘子中放一个苹果操作：Father()；妈妈向盘子中放一个橘子操作：Mother()；儿子1从盘子取一个橘子操作：Son1()；儿子2从盘子取一个橘子操作：Son2()；女儿1从盘子取一个橘子操作：Daugther1()；女儿2从盘子取一个橘子操作：Daugther2()。（3）Print函数：用于输出盘子中苹果和橘子的个数，水果总个数及有哪些进程处于等待状态。2.3操作的流程图(1)放水果操作武汉理工大学《操作系统》课程设计说明书3爸爸放苹果进程的操作流程图：(2)取水果操作儿子1取橘子的操作流程图Father操作：Plate_Size=2否否Daugther1或Daugher2处于等待状态是按等待先后顺序调用Daugther1或Daughter2操作是Father进程处于等待状态Father进程调用：orange+1Plate_Size+1,Print()函数调用返回武汉理工大学《操作系统》课程设计说明书43开发平台及源程序的主要部分3.1开发平台（1）使用系统：windows7（2）使用语言：C++（3）开发工具：MicrosoftVisualC++2012Express3.2源程序主要部分（1）Print函数（打印盘子剩余水果及各进程等待状态）voidPrint(){Son1操作：Plate_Size=2否否Daugther1或Daugher2处于等待状态是按等待先后顺序调用Daugther1或Daughter2操作是Father进程处于等待状态Father进程调用：orange+1Plate_Size+1,Print()函数调用返回武汉理工大学《操作系统》课程设计说明书5cout现在盘子里有apple个苹果,orange个橘子,共有apple+orange个水果.endl;if(Father_lag==true)coutFather进程处于等待状态,;if(Mother_lag==true)coutMother进程处于等待状态,;if(Son1_lag==true)coutSon1进程处于等待状态,;if(Son2_lag==true)coutSon2进程处于等待状态,;if(Daughter1_lag==true)coutDaughter1进程处于等待状态,;if(Daughter2_lag==true)coutDaughter2进程处于等待状态,;if(((Father_lag==false)&&(Mother_lag==false)&&(Son1_lag==false)&&(Son2_lag==false)&&(Daughter1_lag==false)&&(Daughter2_lag==false))!=true)coutendl;}（2）各进程调用的函数voidFather(){apple++;Print();}voidMother(){武汉理工大学《操作系统》课程设计说明书6orange++;Print();}voidSon1(){orange--;Print();}voidSon2(){orange--;Print();}voidDaughter1(){apple--;Print();}voidDaughter2(){apple--;Print();}（3）主函数voidmain(){intk;inti;intPlate_Size;intMonFa_c;intSon_a;srand((unsigned)time(NULL));for(k=0;k10;k++)武汉理工大学《操作系统》课程设计说明书7{cout***********************************第k+1次操作***********************************endl;i=rand()%6;Plate_Size=apple+orange;switch(i){case0:coutFather调用.endl;if(Plate_Size==2){Father_lag=true;Print();if(Mother_lag==false)MonFa_c=1;}else{Father();if((Daughter1_lag==true)&&(Daughter2_lag==true)){if(Daughter_b==1){Daughter1_lag=false;cout处于等待的Daughter1自动被调用endl;Daughter1();Daughter_b=2;}else武汉理工大学《操作系统》课程设计说明书8{Daughter2_lag=false;cout处于等待的Daughter2自动被调用endl;Daughter2();Daughter_b=1;}}else{if(Daughter1_lag==true){Daughter1_lag=false;cout处于等待的Daughter1自动被调用endl;Daughter1();Daughter_b=0;}elseif(Daughter2_lag==true){Daughter2_lag=false；cout处于等待的Daughter1自动被调用endl;Daughter2();Daughter_b=0;}}}break;case1:coutMother调用.endl;if(Plate_Size==2)武汉理工大学《操作系统》课程设计说明书9{Mother_lag=true;Print();if(Father_lag==false)MonFa_c=2;}else{Mother();if((Son1_lag==true)&&(Son2_lag==true)){if(Son_a==1){Son1_lag=false;cout处于等待的Son1自动被调用endl;Son1();Son_a=2;}else{Son2_lag=false；cout处于等待的Son2自动被调用endl;Son2();Son_a=1;}}else{if(Son1_lag==true)武汉理工大学《操作系统》课程设计说明书10{Son1_lag=false;cout处于等待的Son1自动被调用endl;Son1();Son_a=0;}elseif(Son2_lag==true){Son2_lag=false;cout处于等待的Son2自动被调用endl;Son2();Son_a=0;}}}break;case2:coutSon1调用.endl;if(orange==0){Son1_lag=true;Print();if(Son2_lag==false)Son_a=1;}else{Son1();if((Father_lag==true)&&(Mother_lag==true))武汉理工大学《操作系统》课程设计说明书11{if(MonFa_c==1){Father_lag=false;cout处于等待的Father自动被调用endl;Father();MonFa_c=2;}else{Mother_lag=false;cout处于等待的Mother自动被调用endl;Mother();MonFa_c=1;}}else{if(Father_lag==true){Father_lag=false;cout处于等待的Father自动被调用endl;Father();MonFa_c=0;}elseif(Mother_lag==true){Mother_lag=false;cout处于等待的Mother自动被调用endl;Mother();武汉理工大学《操作系统》课程设计说明书12MonFa_c=0;}}}break;case3:coutSon2调用.endl;if(orange==0){Son2_lag=true;Print();if(Son1_lag==false)Son_a=2;}else{Son2();if((Father_lag==true)&&(Mother_lag==true)){if(MonFa_c==1){Father_lag=false;cout处于等待的Father自动被调用endl;Father();MonFa_c=2;}else{Mother_lag=false;cout处于等待的Mother自动被调用endl;Mother();武汉理工大学《操作系统》课程设计说明书13MonFa_c=1;}}else{if(Father_lag==true){Father_lag=false;cout处于等待的Father自动被调用endl;Father();MonFa_c=0;}elseif(Mother_lag==true){Mother_lag=false;cout处于等待的Mother自动被调用endl;Mother();MonFa_c=0;}}}break;case4:coutDaughter1调用.endl;if(apple==0){Daughter1_lag=true;Print();if(Daughter2_lag==false)Daughter_b=1;武汉理工大学《操作系统》课程设计说明书14}else{D