司机和售票员问题-进程同步模拟设计

8.设在公共汽车上司机和售票员的活动如下。（1）司机的活动：启动车辆，正常行驶，到站停车。（2）售票员的活动：关车门，售票，开车门。在汽车不断地到站，停车，行驶的过程中，这两个活动之间有什么同步关系？用信号量和PV操作实现其同步。

⑴ 需求分析；

本程序的功能是模拟公车的司机和售票员的开门以及行车的过程，其实也就是一个典型的进程同步互斥问题，其中主要的两点是

1：司机开车的时候，售票员不能开门，（这里体现的是进程的互斥问题）车停之后，由司机通知售票员开门（这里体现的是进程的同步问题）；

2：车门开着的时候，司机不能开车，等售票员把车门关上之后，由售票员通知司机开车。

⑵ 功能设计（数据结构及模块说明）；

本程序的设计原理比较简单，就是两大部分，一是司机的行车操作过程，另一个是售票员的开车门和关车门（以及售票，本程序不讨论售票过程）的过程。

现在来说明如何具体实现司机开车和售票员售票的相关过程。首先，设置2个私有信号量，分别是司机和售票员的。其中，司机的私有信号量设置为sj，其初始值为0；售票员的私有信号量为spy，其初始值为1；以上的初值表示的是司机和售票员的行车和开关车门的一个具体初始状态，具体的说也就是当车子停着，车门开着的时候的状态，此时，司机不能开车，只有当售票员售完票之后，通知司机才可以。

用操作系统书上的方法写出的流程图如下：

beginsj,spy;semaphore   //设置司机和售票员的私有信号量；sj=0;spy=1;       //设置初始值；cobeginprocess 司机       //司机的操作过程；beginL1:P(sj);启动车辆；正常行驶；到站停车；V(spy);goto L1;end;process 售票员       //售票员的操作过程；beginL2:P(spy);开车门；关车门；V(sj);售票；goto L2;end;coend;
end;

源程序的代码如下：

#include<iostream>
using namespace std;
int spy=1, sj=0;  //信号量的定义，spy是售票员的私有信号量，sj是司机的私有信号量。
#define SIZE 5    //定义车上最多能坐的人数。
int n = SIZE;
char ck;          //乘客上下车的操作变量。
int p1();         //司机的操作流程。
int p2();         //售票员的操作流程。
int main()
{cout << "键入a表示乘客上车,键入d表示乘客下车." << endl;cout << "键入s表示注销进程." << endl;cout << "键入f表示乘客上下车过程结束." << endl << endl << endl;p1();        return 0;
}
int p1()         //司机的执行过程
{sj--;//相当于p操作。if (sj == 0){cout << "汽车启动准备离站......" << endl;cout << "汽车运行中......" << endl;cout << "汽车到站!" << endl;cout << "汽车停!" << endl;spy++;//相当于v操作。}else sj++;p2();return 0;
}int p2()    //售票员的执行过程
{spy--;//相当于p操作。if (spy==0){cout << "售票员打开车门......" << endl;cout << "请进行乘客上下车操作!" << endl;while (1){cin >> ck;if ((ck == 'a') && (n > 0)) {n--;cout << "上一个乘客." << endl;continue;};if ((ck == 'd') && (n < SIZE)) {n++;cout << "下一个乘客." << endl;continue;};if (ck == 'f') {break;};if (ck == 's') {return 0;};if (n <= 0) {cout << "车上座位已满,不能再上乘客了!" << endl;continue;};if (n >= SIZE) {cout << "车上乘客已经都下完了!" << endl;continue;};}cout << "现在关闭车门!" << endl;}sj++;  //相当于v操作p1();return 0;
}
由于要表现出司机和售票员的操作过程，所以，程序是通过乘客的上下车来实现的，而具体的实现过程对于用户来说是透明的。