[说明]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]：实现两个变量的值的互换；
[程序2]：完成某功能的C语言程序；
[程序3]和[程序4]：是P、V操作的形式化定义，设S为信号量。在多道程序系统中，进程是并发执行的。这些进程间存在着不同的相互制约关系，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的有效方法。 [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=2j; iimage.png=n; i++) { f=f0+f1; f0=f1; f1=f; } return f; } void main12 {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操作的形式化定义：P (S) { ______; if(______){ 阻塞该进程；将该进程插入信号量S的等待队列； } } [程序4]V操作的形式化定义：V(S) { ______; if(______){ 从信号量S的等待队列中取出队首进程；将其插入就绪队列； } }
1、执行[程序1]后，没有能够实现两个变量值的交换，为什么?请修改上述函数，实现两个变量值的交换，要求函数无返回值，形式为：void swap(...)。
2、请问[程序2]运行结果是什么?
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]的形式化定义。
正确答案及解析
正确答案
解析
1、两个变量不能交换值的原因：因为函数是传值的，函数形参值的交换，并不影响到实参的值的变化。
正确的函数编写如下(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; }
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
3、临界资源：一次只能使一个进程访问的资源称为临界资源。临界区：进程中访问临界资源的那段代码称为临界区。 (1)S-- (2)S＜0 (3)S++ (4)S＜=0
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。
对应的swap函数应修改如下： swap (int *pn1, int *pn2) { int tmp; tmp=*pn1; *pn1=*pn2; *pn2=tmp; }
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。
3、在多道程序系统中，进程是并发执行的，这些进程之间存在着不同的相互制约关系。进程之间的这种制约关系来源于并发进程的合作以及对资源的共享。
进程在运行过程中，一般会与其他进程共享资源，而有些资源的使用具有排他性。系统中的多个进程可以共享系统的各种资源，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的资源称为临界资源。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的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的进程立即进入自己的临界区；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的进程必须等待；③有限等待：对要求访问临界资源的进程，应保证能在有限时间内进入自己的临界区；④让权等待：当进程不能进入自己的临界区时，应释放处理机。
信号量是荷兰著名的计算机科学家Dijkstra于1965年提出的一个同步机制，其基本思想是在多个相互合作的进程之间使用简单的信号来同步。
在操作系统中，信号量是表示资源的实体，除信号量的初值外，信号量的值仅能由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的等待队列中。
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。
P、V操作的形式化描述如下：P(S) { S --; IF(S＜0){ 阻塞该进程; 将该进程插入信号量s的等待队列; } } V(S) { S++; IF(S＜=0) { 从信号量S的等待队列中取出队首进程; 将其插入就绪队列; } }
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