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银行家算法C++代码

2023-06-28 12:05:56 深夜i 10 0

银行家算法 C++ 代码

银行家算法是一种避免死锁的经典算法，它可以判断一个系统当前的资源分配情况是否会导致死锁的发生，并根据情况决定是否给出进一步的资源分配。在现代操作系统和数据库系统中广泛应用。下面我们给出一份银行家算法的C++实现代码。

首先，我们需要定义几个数据结构来表示系统和进程的状态。下面是一个示例实现：

const int MAX_PROCESS = 10;
const int MAX_RESOURCE = 10;
//表示一个进程的状态
struct ProcessInfo {
  int id; //进程ID
  int maxNeed[MAX_RESOURCE]; //进程需要的最大资源量
  int allocated[MAX_RESOURCE]; //进程已经分配的资源量
  int need[MAX_RESOURCE]; //进程还需要的资源量
  bool finished; //进程是否已经完成
};
//表示整个系统的状态
struct SystemInfo {
  int totalResource[MAX_RESOURCE]; //系统总的资源量
  int availableResource[MAX_RESOURCE]; //系统还可用的资源量
  ProcessInfo processes[MAX_PROCESS]; //所有进程的状态
  int processCount; //当前进程数量
  int resourceCount; //当前资源数量
};

接下来，我们需要实现一些功能函数，用来初始化系统状态、为进程申请和释放资源、更新进程状态等。以下是一些关键代码片段：

//初始化系统状态
void initSystem(SystemInfo& si, int totalResource[], int resourceCount, ProcessInfo processes[], int processCount) {
  si.resourceCount = resourceCount;
  si.processCount = processCount;
  for (int i = 0; i < resourceCount; i++) {
    si.totalResource[i] = totalResource[i];
    si.availableResource[i] = totalResource[i];
  }
  for (int i = 0; i < processCount; i++) {
    si.processes[i] = processes[i];
    for (int j = 0; j < resourceCount; j++) {
      si.availableResource[j] -= processes[i].allocated[j];
      processes[i].need[j] = processes[i].maxNeed[j] - processes[i].allocated[j];
    }
  }
}
//为某个进程申请资源
bool requestResource(SystemInfo& si, int pid, int request[]) {
  ProcessInfo& process = si.processes[pid];
  for (int i = 0; i < si.resourceCount; i++) {
    if (request[i] > process.need[i] || request[i] > si.availableResource[i])
      return false;
    
  }
  //假设申请的资源已经分配给该进程
  for (int i = 0; i < si.resourceCount; i++) {
    process.allocated[i] += request[i];
    process.need[i] -= request[i];
    si.availableResource[i] -= request[i];
  }
  //检查分配后是否会发生死锁
  if (isSafe(si))
    return true;
  
  else {
    //回滚操作
    for (int i = 0; i < si.resourceCount; i++) {
      process.allocated[i] -= request[i];
      process.need[i] += request[i];
      si.availableResource[i] += request[i];
    }
    return false;
  }
}
//释放某个进程已经分配的资源
void releaseResource(SystemInfo& si, int pid) {
  ProcessInfo& process = si.processes[pid];
  for (int i = 0; i < si.resourceCount; i++) {
    si.availableResource[i] += process.allocated[i];
    process.allocated[i] = 0;
    process.need[i] = process.maxNeed[i];
  }
}

最后，我们需要实现一个判断系统是否安全的函数。该函数接收一个SystemInfo类型的参数，返回一个bool类型的值，表示系统是否处于安全状态。以下是该函数的实现：

//判断系统是否处于安全状态
bool isSafe(SystemInfo& si) {
  bool finished[MAX_PROCESS] = {false};
  int work[MAX_RESOURCE];
  for (int i = 0; i < si.resourceCount; i++) {
    work[i] = si.availableResource[i];
  }
  int count = 0;
  while (count < si.processCount) {
    bool found = false;
    for (int i = 0; i < si.processCount; i++) {
      if (!finished[i] && checkNeed(si.processes[i].need, work, si.resourceCount)) {
        for (int j = 0; j < si.resourceCount; j++) {
          work[j] += si.processes[i].allocated[j];
        }
        finished[i] = true;
        count++;
        found = true;
        break;
      }
    }
    if (!found)
      return false;
    
  }
  return true;
}
//检查一个进程是否需要的资源量是否小于等于可用的资源量
bool checkNeed(int need[], int work[], int count) {
  for (int i = 0; i < count; i++) {
    if (need[i] > work[i])
      return false;
    
  }
  return true;
}

至此，我们就完成了银行家算法的C++实现。这份代码可以帮助读者更好地理解银行家算法的原理和实现细节，并可以作为参考代码来使用。

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