Implémentation de sémaphores POSIX avec coditions et mutex.

**auloma** · 19/11/2020, 13h06

Bonjour.
Le but de mon programme est d'implémenter le problème du lecteur/écrivain sur un tampon borné de 10 cases (ici des char), en utilisant donc des sémaphores.
Ces dernières ont été implémentées à la main en utilisant des conditions.

Le programme est composé de deux threads : un lecteur (le thread principal) et un écrivain (le thread créé).
Le thread producteur lit des caractères sur l'entrée et les place dans le buffer, que le thread principal lit et affiche sur la sortie standard.
Dès que le producteur lit un EOF sur l'entrée standard, il doit le placer dans le buffer et arrêter sa production.
Le lecteur s'arrêtera donc quant-à lui quand il lira un EOF dans le buffer.

Voici mon programme actuellement :

Code c :

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#include <stdio.h>
#include <semaphore.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <errno.h>
#include <error.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
 
void raler (char * msg)
{
    perror(msg);
    exit(EXIT_FAILURE);
}
 
typedef struct {
    int compteur;
    pthread_mutex_t * mut;
    pthread_cond_t *cond ;
} monsem_t;
 
struct tampon {
    char buf[10];
    monsem_t *sem_prod;
    monsem_t *sem_ecr; // ecrites
    monsem_t *sem_libres;
    monsem_t * sem_lec;
    int id_prod;
    int id_cons;
};
 
struct tampon * tampon;
 
int monsem_init(monsem_t * sem, int init)
{
    int retour =0;
    if(init < 0){
        retour =-1;
    } else {
        sem->mut=malloc(sizeof(pthread_mutex_t));
        if(sem->mut == NULL) retour =-1;
 
        if((errno =pthread_mutex_init (sem->mut,NULL)) >0 )
            retour=-1;
 
        sem->cond=malloc(sizeof(pthread_cond_t));
        if(sem->cond == NULL) retour =-1;
 
        if((errno =pthread_cond_init (sem->cond,NULL)) >0 )
            retour=-1;
 
        sem->compteur=init;
    }
 
return retour;
}
 
int monsem_p(monsem_t * sem)
{   
    int retour =0;
    if((errno = pthread_mutex_lock(sem->mut)) >0)
            retour =-1;
 
    sem->compteur--;    
    while(sem->compteur < 0)
        pthread_cond_wait(sem->cond,sem->mut);
 
    if((errno = pthread_mutex_unlock(sem->mut)) >0)
        retour=-1;
 
return retour;
}
 
int monsem_v (monsem_t * sem)
{   
    int retour =0;
    if((errno = pthread_mutex_lock(sem->mut)) >0)
        retour =-1;
 
    sem->compteur++;
 
    if(sem->compteur <= 0)
        pthread_cond_signal(sem->cond);
 
    if((errno = pthread_mutex_unlock(sem->mut)) >0)
        retour=-1;
 
return retour;
}
 
void * thread_produit (void * args)
{
    struct tampon *ag=(struct tampon *)args;
    char d='\0';
    int boucle =1;
    while(boucle){
        read(0,&d,sizeof(char));
        if(monsem_p(ag->sem_libres) == -1)
            raler("monsem_wait");
 
        if(monsem_p(ag->sem_prod) == -1)
            raler("sem_wait");
 
        printf("P %c\n",d);
        ag->buf[ag->id_prod]=d;
        ag->id_prod=(ag->id_prod+1)%10;
 
        if(monsem_v(ag->sem_prod) == -1)
            raler("monsem_wait");
 
        if(monsem_v(ag->sem_ecr) == -1)
            raler("sem_wait");
 
        if(d==EOF){
            boucle=0;
        }
    }
pthread_exit(NULL);
}
 
int main(){
 
    struct tampon * tampon;
    if( (tampon=malloc(sizeof (struct tampon)) ) == NULL)
        raler("malloc");
 
    monsem_t sem_lec; // Lecteur
    monsem_t sem_prod; // Écrivain
    monsem_t sem_ecr; // Écrites
    monsem_t sem_libres; // Libres
 
    if((errno = monsem_init(&sem_prod,1)) > 0)
        raler("sem_init");
 
    if((errno = monsem_init(&sem_lec,1)) > 0)
        raler("sem_init");
 
    if((errno = monsem_init(&sem_ecr,0)) > 0)
        raler("sem_init");
 
    if((errno = monsem_init(&sem_libres,10)) > 0)
        raler("sem_init");
 
    tampon->sem_ecr=&sem_ecr;
    tampon->sem_lec=&sem_lec;
    tampon->sem_prod=&sem_prod;
    tampon->sem_libres=&sem_libres;
    tampon->id_prod=0;
    tampon->id_cons=0;
 
    pthread_t prod_tid;
    if((errno = pthread_create(&prod_tid,NULL,thread_produit,tampon)) > 0)
            raler("Erreur prod pthread create ");
 
    int boucle=1;
    while(boucle){
 
        if(monsem_p(tampon->sem_ecr) == -1)
            raler("sem_wait");
 
        if(monsem_p(tampon->sem_lec) == -1)
            raler("sem_wait");
 
 
        if(tampon->buf[tampon->id_cons] == EOF){
            boucle = 0;
        } else {
            printf("C %c\n",tampon->buf[tampon->id_cons]);
            tampon->id_cons=(tampon->id_cons+1)%10;
        }
        if(monsem_v(tampon->sem_lec) == -1)
            raler("sem_post : semaphore invalide");
 
        if(monsem_v(tampon->sem_libres) == -1)
            raler("sem_post:semaphore invalide");
 
    }
 
    if((errno=pthread_join(prod_tid,NULL)) > 0)
        raler("pthread_join");
 
    if((errno = pthread_cond_destroy(tampon->sem_ecr->cond))!=0)
        raler("pthread_cond_destroy");
 
    if((errno = pthread_cond_destroy(tampon->sem_lec->cond))!=0)
            raler("pthread_cond_destroy");
 
    if((errno = pthread_cond_destroy(tampon->sem_libres->cond))!=0)
            raler("pthread_cond_destroy");
 
    if((errno = pthread_cond_destroy(tampon->sem_prod->cond))!=0)
        raler("pthread_cond_destroy");
 
free(tampon);
return 0;
}

Le programme est censé afficher quelquechose comme:
P char1
C char1
P char2
C char2

Deux problèmes :
- Lorsque j’exécute mon programme, je me retrouve avec quelquechose du type :
P char1
P
C char1
C

- Lorsque je lui envoie un EOF, il boucle à l'infini en affichant des P et des C non suivis par un caractère.

Je ne trouve pas à quel endroit cela bloque ...
Merci pour votre aide.

**WhiteCrow** · 19/11/2020, 13h22

Envoyé par auloma

[...]
Le programme est censé afficher quelquechose comme:
P char1
C char1
P char2
C char2

Deux problèmes :
- Lorsque j’exécute mon programme, je me retrouve avec quelquechose du type :
P char1
P
C char1
C

Si tu finis ton entrée avec un \n il traitera et affichera le \n …

Envoyé par auloma

- Lorsque je lui envoie un EOF, il boucle à l'infini en affichant des P et des C non suivis par un caractère.

Je ne trouve pas à quel endroit cela bloque ...
Merci pour votre aide.

Il n'y a pas de char qui indique EOF. En revanche le retour de read (que tu ignores) t'indique la fin de fichier ou une éventuelle erreur → man read.
Si tu veux utiliser EOF, alors il te faut une fonction qui renvoie un int comme getchar par exemple.

**auloma** · 19/11/2020, 14h51

Merci pour le coup de pouce. En fait j'avais surtout peur que cela vienne d'un problème de synchronisation.
Ce programme semble fonctionner à présent :

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#include <stdio.h>
#include <semaphore.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <errno.h>
#include <error.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
 
void raler (char * msg)
{
    perror(msg);
    exit(EXIT_FAILURE);
}
 
typedef struct {
    int compteur;
    pthread_mutex_t * mut;
    pthread_cond_t *cond ;
} monsem_t;
 
struct tampon {
    char buf[10];
    monsem_t *sem_prod;
    monsem_t *sem_ecr; // ecrites
    monsem_t *sem_libres;
    monsem_t * sem_lec;
    int id_prod;
    int id_cons;
};
 
struct tampon * tampon;
 
int monsem_init(monsem_t * sem, int init)
{
    int retour =0;
    if(init < 0){
        retour =-1;
    } else {
        sem->mut=malloc(sizeof(pthread_mutex_t));
        if(sem->mut == NULL) retour =-1;
 
        if((errno =pthread_mutex_init (sem->mut,NULL)) >0 )
            retour=-1;
 
        sem->cond=malloc(sizeof(pthread_cond_t));
        if(sem->cond == NULL) retour =-1;
 
        if((errno =pthread_cond_init (sem->cond,NULL)) >0 )
            retour=-1;
 
        sem->compteur=init;
    }
 
return retour;
}
 
int monsem_p(monsem_t * sem)
{   
    int retour =0;
    if((errno = pthread_mutex_lock(sem->mut)) >0)
            retour =-1;
 
    sem->compteur--;    
    while(sem->compteur < 0)
        pthread_cond_wait(sem->cond,sem->mut);
 
    if((errno = pthread_mutex_unlock(sem->mut)) >0)
        retour=-1;
 
return retour;
}
 
int monsem_v (monsem_t * sem)
{   
    int retour =0;
    if((errno = pthread_mutex_lock(sem->mut)) >0)
        retour =-1;
 
    sem->compteur++;
 
    if(sem->compteur <= 0)
        pthread_cond_signal(sem->cond);
 
    if((errno = pthread_mutex_unlock(sem->mut)) >0)
        retour=-1;
 
return retour;
}
 
void * thread_produit (void * args)
{
    struct tampon *ag=(struct tampon *)args;
    char d='\0';
    int boucle =1;
    while(boucle){
        d=getchar();
        if(d != '\n'){
            if(monsem_p(ag->sem_libres) == -1)
                raler("monsem_wait");
 
            if(monsem_p(ag->sem_prod) == -1)
                raler("sem_wait");
 
            if(d==EOF){
                ag->buf[ag->id_prod]='\0';
                boucle=0;
            } else {
                printf("P %c\n",d);
                ag->buf[ag->id_prod]=d;
            }
            ag->id_prod=(ag->id_prod+1)%10;
 
            if(monsem_v(ag->sem_prod) == -1)
                raler("monsem_wait");
 
            if(monsem_v(ag->sem_ecr) == -1)
                raler("sem_wait");
        }
    }
pthread_exit(NULL);
}
 
int main(){
 
    struct tampon * tampon;
    if( (tampon=malloc(sizeof (struct tampon)) ) == NULL)
        raler("malloc");
 
    monsem_t sem_lec; // Lecteur
    monsem_t sem_prod; // Écrivain
    monsem_t sem_ecr; // Écrites
    monsem_t sem_libres; // Libres
 
    if((errno = monsem_init(&sem_prod,1)) > 0)
        raler("sem_init");
 
    if((errno = monsem_init(&sem_lec,1)) > 0)
        raler("sem_init");
 
    if((errno = monsem_init(&sem_ecr,0)) > 0)
        raler("sem_init");
 
    if((errno = monsem_init(&sem_libres,10)) > 0)
        raler("sem_init");
 
    tampon->sem_ecr=&sem_ecr;
    tampon->sem_lec=&sem_lec;
    tampon->sem_prod=&sem_prod;
    tampon->sem_libres=&sem_libres;
    tampon->id_prod=0;
    tampon->id_cons=0;
 
    pthread_t prod_tid;
    if((errno = pthread_create(&prod_tid,NULL,thread_produit,tampon)) > 0)
            raler("Erreur prod pthread create ");
 
    int boucle=1;
    while(boucle){
 
        if(monsem_p(tampon->sem_ecr) == -1)
            raler("sem_wait");
 
        if(monsem_p(tampon->sem_lec) == -1)
            raler("sem_wait");
 
        if(tampon->buf[tampon->id_cons] == '\0'){
            boucle = 0;
        } else {
            printf("C %c\n",tampon->buf[tampon->id_cons]);
            tampon->id_cons=(tampon->id_cons+1)%10;
        }
        if(monsem_v(tampon->sem_lec) == -1)
            raler("sem_post : semaphore invalide");
 
        if(monsem_v(tampon->sem_libres) == -1)
            raler("sem_post:semaphore invalide");
 
    }
 
    if((errno=pthread_join(prod_tid,NULL)) > 0)
        raler("pthread_join");
 
    if((errno = pthread_cond_destroy(tampon->sem_ecr->cond))!=0)
        raler("pthread_cond_destroy");
 
    if((errno = pthread_cond_destroy(tampon->sem_lec->cond))!=0)
            raler("pthread_cond_destroy");
 
    if((errno = pthread_cond_destroy(tampon->sem_libres->cond))!=0)
            raler("pthread_cond_destroy");
 
    if((errno = pthread_cond_destroy(tampon->sem_prod->cond))!=0)
        raler("pthread_cond_destroy");
 
free(tampon);
return 0;
}

Auriez-vous une astuce concernant le \n qui vient systématiquement avec le caractère pris par les fonctions type getchar() ?

Implémentation de sémaphores POSIX avec coditions et mutex.

C

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