操作系統：讀者-寫者問題 (C語言 winapi)

要求實現：

1. 創建一個控制台進程，此進程包含n個線程。用這n個線程來表示n個讀者或寫者。每個線程按相應測試數據文件的要求進行讀寫操作。用信號量機制分別實現讀者優先和寫者優先的讀者-寫者問題。
2. 讀者-寫者問題的讀寫操作限制(包括讀者優先和寫者優先)：
   1. 寫-寫互斥，即不能有兩個寫者同時進行寫操作。
   2. 讀-寫互斥，即不能同時有一個線程在讀，而另一個線程在寫。
   3. 即可以有一個或多個讀者在讀。
3. 讀者優先的附加限制：如果一個讀者申請進行讀操作時已有另一個讀者正在進行讀操作，則該讀者可直接開始讀操作。
4. 寫者優先的附加限制：如果一個讀者申請進行讀操作時已有另一寫者在等待訪問共享資源，則該讀者必須等到沒有寫者處於等待狀態后才能開始讀操作。
5. 運行結果顯示要求：要求在每個線程創建、發出讀寫操作申請、開始讀寫操作和結束讀寫操作時分別顯示一行提示信息，以確定所有處理都遵守相應的讀寫操作限制。

測試數據文件格式：

測試數據文件包括n行測試數據，分別描述創建的n個線程是讀者還是寫者，以及讀寫操作的開始時間和持續時間。每行測試數據包括四個字段，各個字段間用空格分隔。第一字段為一個正整數，表示線程序號。第二字段表示相應線程角色，R表示讀者，W表示寫者。第三字段為一個正數，表示讀寫操作的開始時間：線程創建后，延遲相應時間(單位為秒)后發出對共享資源的讀寫申請。第四字段為一個正數，表示讀寫操作的持續時間。當線程讀寫申請成功后，開始對共享資源的讀寫操作，該操作持續相應時間后結束，並釋放共享資源。

下面是一個測試數據文件的例子：

2 W 4 5

3 R 5 2

4 R 6 5

  5 W 5.1 3

注意：在創建數據文件時，由於涉及到文件格式問題，最好在記事本中手工逐個鍵入數據，而不要拷貝粘貼數據，否則，本示例程序運行時可能會出現不可預知的錯誤。

代碼：

用信號量實現，可先寫出P/V操作的偽代碼，再根據偽代碼翻譯C代碼。

讀者優先：

//讀者寫者問題：讀者優先. g++/windows
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>

DWORD dwID;

#define C(S) CreateSemaphore(NULL, 1, 3, (S)) 
#define P(S) WaitForSingleObject((S), INFINITE)
#define V(S) ReleaseSemaphore((S), 1, NULL)
#define CT(func, args) CreateThread(NULL, 0, (func), (args), 0, &dwID)
#define PM(num, S) WaitForMultipleObjects((num), (S), true, INFINITE)

struct TInfo
{
    int id;
    char type;
    double s;
    double d;    
};
TInfo threads[100];
HANDLE hThread[100];
HANDLE s1, s2, s3;
int c = 0;
int Reader_Count = 0;

void Read_TInfo();
void RP();
DWORD WINAPI Reader(LPVOID lpParam);
DWORD WINAPI Writer(LPVOID lpParam);


void Read_TInfo()
{
    FILE* fp;
    fp = fopen("in.txt", "r");
    while(fscanf(fp, "%d %c %lf %lf", &threads[c].id, 
        &threads[c].type, &threads[c].s, &threads[c].d) != EOF) {
        c++;
    }
    fclose(fp);
}

void RP()
{
    s1 = C("sig1");
    s2 = C("sig2");
    for(int i = 0; i < c; ++i) {
        if(threads[i].type == 'W') {
            hThread[i] = CT(Writer, &threads[i]);
        }
        else {
            hThread[i] = CT(Reader, &threads[i]);
        }
    }
    PM(c, hThread); //等待所有線程結束
}

DWORD WINAPI Reader(LPVOID lpParam)
{
    TInfo* arg = (TInfo*)lpParam;
    Sleep(arg->s * 1000);
    P(s1);
    if(Reader_Count == 0) {
        P(s2);
    }
    Reader_Count++;
    V(s1);
    printf("線程 %d 正在讀!\n", arg->id);
    Sleep(arg->d * 1000);
    printf("線程 %d 讀完了!\n", arg->id);
    P(s1);
    Reader_Count--;
    if(Reader_Count == 0) {
        V(s2);
    }
    V(s1);
}

DWORD WINAPI Writer(LPVOID lpParam)
{
    TInfo* arg = (TInfo*)lpParam;
    Sleep(arg->s * 1000);
    P(s2);
    printf("線程 %d 正在寫!\n", arg->id);
    Sleep(arg->d * 1000);
    printf("線程 %d 寫完了!\n", arg->id);
    V(s2);
}

int main()
{
    Read_TInfo();
    RP();
    //Sleep(3000);
    return 0;
}

寫者優先：

//讀者寫者問題：讀者優先. g++/windows
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>

DWORD dwID;

#define C(S) CreateSemaphore(NULL, 1, 3, (S)) 
#define P(S) WaitForSingleObject((S), INFINITE)
#define V(S) ReleaseSemaphore((S), 1, NULL)
#define CT(func, args) CreateThread(NULL, 0, (func), (args), 0, &dwID)
#define PM(num, S) WaitForMultipleObjects((num), (S), true, INFINITE)

struct TInfo
{
    int id;
    char type;
    double s;
    double d;    
};
TInfo threads[100];
HANDLE hThread[100];
HANDLE s1, s2, s3;
int c = 0;
int Reader_Count = 0;

void Read_TInfo();
void RP();
DWORD WINAPI Reader(LPVOID lpParam);
DWORD WINAPI Writer(LPVOID lpParam);


void Read_TInfo()
{
    FILE* fp;
    fp = fopen("in.txt", "r");
    while(fscanf(fp, "%d %c %lf %lf", &threads[c].id, 
        &threads[c].type, &threads[c].s, &threads[c].d) != EOF) {
        c++;
    }
    fclose(fp);
}

void RP()
{
    s1 = C("sig1");
    s2 = C("sig2");
    s3 = C("sig3");
    for(int i = 0; i < c; ++i) {
        if(threads[i].type == 'W') {
            hThread[i] = CT(Writer, &threads[i]);
        }
        else {
            hThread[i] = CT(Reader, &threads[i]);
        }
    }
    PM(c, hThread); //等待所有線程結束
}

DWORD WINAPI Reader(LPVOID lpParam)
{
    TInfo* arg = (TInfo*)lpParam;
    Sleep(arg->s * 1000);
    P(s3);
    P(s1);
    if(Reader_Count == 0) {
        P(s2);
    }
    Reader_Count++;
    V(s1);
    V(s3);
    printf("線程 %d 正在讀!\n", arg->id);
    Sleep(arg->d * 1000);
    printf("線程 %d 讀完了!\n", arg->id);
    P(s1);
    Reader_Count--;
    if(Reader_Count == 0) {
        V(s2);
    }
    V(s1);
}

DWORD WINAPI Writer(LPVOID lpParam)
{
    TInfo* arg = (TInfo*)lpParam;
    Sleep(arg->s * 1000);
    P(s3);
    P(s2);
    printf("線程 %d 正在寫!\n", arg->id);
    Sleep(arg->d * 1000);
    printf("線程 %d 寫完了!\n", arg->id);
    V(s2);
    V(s3);
}

int main()
{
    Read_TInfo();
    RP();
    //Sleep(3000);
    return 0;
}