理发师：C

理发师问题，也被称为“理发师悖论”，是计算机科学中的一个经典问题，它源于哲学上的自指悖论。在C语言中实现理发师问题，主要是为了探讨并发控制和同步问题，这在多线程编程中至关重要。这个问题的背景是一个小镇，其中只有一个理发师，他为所有镇民理发，但不能为自己理发。当理发师闲着时，他会在店里等待顾客；当有顾客（另一个线程）到来时，理发师（主线程）就会开始理发。然而，问题在于当理发师也需要理发时，他应该怎么做。 在C语言中解决这个问题，通常会用到互斥锁（mutex）和条件变量（condition variable）等同步原语。互斥锁用于保护共享资源，确保同一时间只有一个线程能访问；条件变量则允许线程在特定条件满足时才继续执行，否则会进入等待状态。 我们需要定义一些数据结构来表示理发师和顾客的状态，如一个全局的互斥锁和条件变量。例如： ```c pthread_mutex_t mutex; pthread_cond_t cond; int barber_status; // 0 表示理发师在等待，1 表示理发师在工作 ``` 接下来，我们需要创建理发师和顾客的线程。理发师线程会不断检查自己的状态，如果理发师在等待，且有顾客到来（可以通过条件变量来通知），那么他就开始理发。顾客线程则会随机决定是否需要理发，如果需要，就尝试获取理发服务。 ```c void* barber(void* arg) { while (1) { pthread_mutex_lock(&mutex); while (barber_status == 1) { // 理发师正在工作，等待 pthread_cond_wait(&cond, &mutex); } barber_status = 1; // 理发师开始工作 printf("理发师开始理发...\n"); // 模拟理发过程 sleep(1); barber_status = 0; // 理发结束，恢复等待 pthread_cond_signal(&cond); // 唤醒可能等待的顾客 pthread_mutex_unlock(&mutex); } } void* customer(void* arg) { int should_cut_hair = rand() % 2; // 随机决定是否需要理发 if (should_cut_hair) { pthread_mutex_lock(&mutex); while (barber_status == 1) { // 理发师正在工作，等待 pthread_cond_wait(&cond, &mutex); } barber_status = 1; // 顾客开始理发 printf("顾客开始理发...\n"); // 模拟理发过程 sleep(1); barber_status = 0; // 理发结束，恢复等待 pthread_cond_signal(&cond); // 唤醒理发师 pthread_mutex_unlock(&mutex); } } ``` 在这个示例中，`Sleeping-Barber-main`程序可能包含上述代码，以及创建和销毁线程的逻辑。通过运行这个程序，我们可以观察到理发师和顾客如何正确地同步他们的行为，避免了理发师无法为自己理发的悖论。 解决理发师问题有助于理解多线程环境中的竞态条件、死锁和活锁等问题，这对于编写高效、可靠的并发程序至关重要。在实际的C语言编程中，还需要注意线程安全的编码实践，如避免数据竞争，并确保资源的正确释放。