led.c

操作系统课程设计

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <limits.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <sys/shm.h>
#include <time.h>

typedef struct{
	int state[2];//0->red,1->green，交通灯的状态，有南北和东西两组交通灯
	int waystate[2];////NS或EW某双方向上正在路口的车辆的个数
} shared_sum;

static int semid;//标记信号量集
static shared_sum *sharedsum;

//创建编号为0~4的个信号量，分别表示四个方向的车在过路口时与同方向的车的互斥0－N，1－S，2－E，3－W
void create()
{
	int semnum;
	if((semid = semget(IPC_PRIVATE,4,0666))==-1)////创建信号量集
		perror("failed to create semaphore");
	for(semnum=0;semnum<4;semnum++)
	{
		if(semctl(semid,semnum,SETVAL,1)==-1)//初始化各信号量
			perror("failed to set semaphore");
	}
}


//开辟共享内存区，存储NS和EW两组红绿灯状态
int  shmem()
{
	int shid;
	int num;
	shid = shmget(IPC_PRIVATE,sizeof(shared_sum),IPC_CREAT|0666);//创建内存区
	
	if(shid ==-1)
	{
		if(((shid = shmget(IPC_PRIVATE,sizeof(shared_sum),IPC_CREAT|0664))==-1)||
		        ((sharedsum = (shared_sum *)shmat(shid,NULL,0)) == (void *)-1))
		        {
		        	return -1;
		        }
	}
	else
	{
		sharedsum = (shared_sum *)shmat(shid,NULL,0);//内存区数据关联
		if(sharedsum ==(void *)-1)
			return -1;
		
		sharedsum->state[0] = 0;//NS = green
		sharedsum->state[1] = 1;//EW = red
		printf("初始时南北方向为红灯，东西方向为绿灯\n");
		sharedsum->waystate[0] = 0;//NS no cars in the corner
		sharedsum->waystate[1] = 0;//EW no cars in the corner

	}
	return 0;
	
}

//way 表示一个方向的路，可以是东西南北中的一个值。
void up(int way)
{
    struct sembuf v_buf = {way,1,SEM_UNDO};
    
    semop(semid,&v_buf,1);
}

void down(int way)
{
    struct sembuf p_buf = {way,-1,SEM_UNDO};
    
    semop(semid,&p_buf,1);
}

//交通灯进程，每3秒换一次
void led()
{
	while(1)
	{
		sleep(3);
		sharedsum->state[0] = 1-sharedsum->state[0];//NS
		sharedsum->state[1] = 1-sharedsum->state[1];//EW
	}
}


void car(int i,int num)
{
      int way ;
      int j; 
      time_t t;
      if(i==0||i==1)
      	way = 0;//NS
      else
      	way = 1;//EW
      srand((unsigned) time(&t));//初始化随机数发生器
	  for(j=0;j<5;)//每辆车跑10次，所以最后一次结束比如东西方向绿灯但是只跑了东西各一辆是因为10次到了，不是因为绿灯太短
	  {
		down(i);
		if(sharedsum->state[way] == 1 && sharedsum->waystate[1-way] == 0)//如果该方向绿灯并且与其垂直方向上没车在路口中。
		{
			if(sharedsum->state[0]==0)
    				printf("南北红灯 ");
    			else
    				printf("南北绿灯 ");
    			if(sharedsum->state[1]==0)
    				printf("东西红灯,");
    			else
    				printf("东西绿灯,");
			
			switch(i)
			{
				case 0:
					printf("向北第%d号车进路口\n",num+1);
					sharedsum->waystate[0]++;
					sleep(1);//过路口的时间设为 1 秒
					printf("向北第%d号车过路口\n",num+1);
					sharedsum->waystate[0]--;break;
				case 1:
					printf("向南第%d号车进路口\n",num+1);
					sharedsum->waystate[0]++;
					sleep(1);
					printf("向南第%d号车过路口\n",num+1);
					sharedsum->waystate[0]--;break;
				case 2:
					printf("向东第%d号车进路口\n",num+1);
					sharedsum->waystate[1]++;
					sleep(1);
					printf("向东第%d号车过路口\n",num+1);
					sharedsum->waystate[1]--;break;
				case 3:
					printf("向西第%d号车进路口\n",num+1);
					sharedsum->waystate[1]++;
					sleep(1);
					printf("向西第%d号车过路口\n",num+1);
					sharedsum->waystate[1]--;break;
			}
			
			j++;
		}
		up(i);
		usleep(rand() % 1000);//随机睡眠0~1秒
	  }
	
}



int main()
{
	int i;
	int num;
	create();//创建信号量集
	if(shmem()==-1)//创建共享内存
	{
		return -1;
	}
	if(fork() ==0)
	{
		led();//创建交通灯进程
		return 0;
	}
	for(num=0;num<4;num++)//每个方向4辆车循环
	{
		for(i=0;i<4;i++)//四个方向
		{
			if(fork() == 0)
			{
				car(i,num);//产生i方向，编号为num的车
				return 0;
			}
		}
	}
	for(i=0;i<16;i++)//等待子进程结束
		wait();
}