本代码探讨经典计算机科学难题——哲学家就餐问题,通过模拟解决资源竞争与死锁困境,适用于深入理解多线程同步机制。
在本操作系统实习文档中,我们将通过编写 C++ 代码来解决经典的哲学家进餐问题。这是一个用于展示多个线程共享资源的同步难题的经典案例。
背景设定为五个哲学家围坐在一张圆桌旁,每人有一支筷子。为了用餐,每个哲学家需要两支筷子。他们可以处于等待、吃饭和思考三种状态中:在等待状态下,哲学家用以获取所需的两只筷子;一旦拿到这两只筷子后进入进食状态开始享用食物;而当吃完饭之后则会进入到思考的状态。
为此我们设计了一个名为 Philosopher 的类来表示每个哲学家。该类包含三个成员变量——编号(number)、当前状态(status)以及左右手的筷子情况(tools)。在 Philosopher 类中,定义了 Change 方法以用于变更哲学家的状态:当处于等待时检查左手和右手的筷子是否可用;若两支都可获得,则拿起它们进入用餐模式;反之如果正处在进食阶段则会释放手中的餐具并转为思考状态。此外,在此状态下他们会继续等候获取所需的资源。
在主函数中,我们初始化了五个哲学家对象及对应的五根筷子,并通过循环不断更新每个哲学家的状态信息以及输出当前的状况,从而模拟出整个用餐过程中的动态变化情况。
该代码不仅解决了哲学家进餐问题,还能够实时展示各个哲学家的生活状态。涉及的知识点包括但不限于:多线程编程、C++ 编程语言、面向对象程序设计(OOP)、同步机制如critical section和semaphore的应用以及资源分配等核心概念。