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在开发某嵌入式系统时，设计人员根据系统要求，分别编写了如下程序，其中：

[程序1]：实现两个变量值互换；

[程序2]：完成某功能C语言程序；

[程序3]和[程序4]：是P、V操作形式化定义，设S为信号量。在多道程序系统中，进程是并发执行。这些进程间存在着不同相互制约关系，主要表现为同步和互斥两个方面。信号量是解决进程间同步与互斥有效方法。[程序1]void swap (int n1, int n2){int tmp=n1;n1=n2;n2=tmp;}[程序2]#include image.pngstdio.h＞int fun (int n){int f0=0, f1=1, f, i;if (n==0) return 0;if (n==1) return 1;for(i=2; iimage.png=n; i++){f=f0+f1;f0=f1;f1=f;}return f;}void main(){int n=5;printf ("fun(%d)=%d\n", n, fun(n));n=7;printf ("fun(%d)=%d\n", n, fun(n));n=9;printf ("fun(%d)=%d\n", n, fun(n));}[程序3]P操作形式化定义：P (S){__1____;if(__2____){阻塞该进程；将该进程插入信号量S等待队列；}}[程序4]V操作形式化定义：V(S){__3____;if(___4___){从信号量S等待队列中取出队首进程；将其插入就绪队列；}}

问题1：执行[程序1]后，没有能够实现两个变量值交换，为什么?请修改上述函数，实现两个变量值交换，要求函数无返回值，形式为：void swap(...)。

问题2：请问[程序2]运行结果是什么?

问题3：请简述什么是临界资源?什么是临界区? 请完成[程序3]和[程序4]形式化定义。

正确答案及解析

正确答案

解析

问题1：两个变量不能交换值原因：因为函数是传值，函数形参值交换，并不影响到实参值变化。正确函数编写如下(下面只是范例，变量名称不作要求)：void swap (int *pn1, int *pn2){int tmp=*pn1;*pn1=*pn2;*pn2=tmp;}

问题2：第一次输出：fun(5)=5 第二次输出：fun(7)=13 第三次输出：fun(9)=34

问题3：临界资源：一次只能使一个进程访问资源称为临界资源。临界区：进程中访问临界资源那段代码称为临界区。 (1)S-- (2)S＜0 (3)S++ (4)S＜=0

问题1本题考查嵌入式C/C++语言编程基础知识。函数swap采用值传递，虽然将形参n1和n2交换了，但是并不影响到实参，所以执行[程序1]后，实参变量并没有完成数据交换。

将值传递改成指针传递就可以了。对应swap函数应修改如下：swap (int *pn1, int *pn2){int tmp;tmp=*pn1;*pn1=*pn2;*pn2=tmp;}

问题2当n=5时，初始：f0=0，f1=1； for循环计算如下： i=2: f=0+1=1; f0=1; f1=1; i=3: f=1+1=2; f0=1; f1=2; i=4: f=1+2=3; f0=2; f1=3; i=5: f=2+3=5; f0=3; f1=5; 所以，调用fun(5)，得到返回值5；同理，可计算出fun(7)=13; fun(9)=34。

问题3在多道程序系统中，进程是并发执行，这些进程之间存在着不同相互制约关系。进程之间这种制约关系来源于并发进程合作以及对资源共享。进程在运行过程中，一般会与其他进程共享资源，而有些资源使用具有排他性。系统中多个进程可以共享系统各种资源，然而其中许多资源一次只能为一个进程所使用，通常把一次仅允许一个进程使用资源称为临界资源。

许多物理设备都属于临界资源，如打印机、绘图机等。除物理设备外，还有许多变量、数据等都可由若干进程所共享，它们也属于临界资源。进程中访问临界资源那段代码称为临界区，也称为临界段。

访问临界资源应遵循如下原则：①空闲让进(或有空即进)：当没有进程处于临界区时，可以允许一个请求进入临界区进程立即进入自己临界区；②忙则等待(或无空则等)：当已有进程进入其临界区时，其他试图进入临界区进程必须等待；③有限等待：对要求访问临界资源进程，应保证能在有限时间内进入自己临界区；④让权等待：当进程不能进入自己临界区时，应释放处理机。

信号量是荷兰著名计算机科学家Dijkstra于1965年提出一个同步机制，其基本思想是在多个相互合作进程之间使用简单信号来同步。在操作系统中，信号量是表示资源实体，除信号量初值外，信号量值仅能由P操作(又称Wait操作)和V操作(又称Signal操作)改变。设S为一个信号量，P(S)执行时主要完成：先执行S=S-1；若S≥0则进程继续运行；若S＜0则阻塞改进程，并将它插入该信号量等待队列中。V(S)执行时主要完成：先执行S=S+1；若S＞0则进程继续执行；若S≤0则从该信号量等待队列中移出第一个进程，使其变为就绪状态并插入就绪队列，然后再返回原进程继续执行。PV操作过程如下图所示：

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