银行家算法模拟c/c++

### 银行家算法模拟C/C++ #### 实验背景 银行家算法是操作系统中用于避免死锁的重要机制之一。本实验旨在通过编程的方式，帮助学生深入理解银行家算法的具体实现过程及其背后的逻辑原理。 #### 实验目的 1. **理解资源分配**：通过模拟多个进程共享有限资源的情况，加深对多道程序环境下资源分配的理解。 2. **掌握死锁基本概念**：包括死锁产生的原因、必要条件以及处理方法。 3. **预防死锁的方法**：学习如何通过合理的资源分配策略来避免系统进入死锁状态。 4. **银行家算法**：掌握银行家算法的核心思想及其应用，了解该算法是如何确保系统处于安全状态的。 5. **分析现代系统中的死锁避免**：探讨为什么在当今的计算机系统中较少使用死锁避免策略。 #### 实验要求与提示 1. **初始化**：需要定义一组进程的最大资源请求和申请资源的序列。每个进程的控制块中应包含以下信息：进程名称、状态（就绪、等待或完成）、当前申请量、资源需求总量、已占资源量以及能否执行完毕的标志位。进程的资源需求总量不得超过系统资源总量。 2. **资源分配原则**：根据银行家算法的原则，在进程提出资源请求时，首先进行假分配，再检查系统的剩余资源量是否会因这次分配而导致死锁。如果不会导致死锁，则正式分配资源；否则，让进程等待。 3. **安全性检查**：通过循环检查每个进程的资源需求，确保系统可以满足至少一个进程的资源需求，使其能够完成任务。若所有进程都能完成任务，则认为系统处于安全状态；否则，系统处于不安全状态。 #### 程序分析 给定的代码段展示了银行家算法的一个简单实现。下面是对关键部分的详细解析： - **数据结构定义**：定义了几个数组来存储关键数据，如`MAX`用于记录每个进程的最大资源需求，`AVAILABLE`用于记录系统中可用资源的数量，`ALLOCATION`记录了每个进程已经分配到的资源，而`NEED`则记录了每个进程还需要多少资源才能完成任务。 - **资源请求与分配**：程序通过用户输入来模拟进程请求资源的过程。如果进程请求的资源不超过其剩余需求且不超过系统当前可用资源，则进行资源分配。 - **安全性检查**：`IsNotSafe`函数用于检查系统是否处于安全状态。这一过程涉及尝试性的资源分配，并通过安全序列检查来判断分配后系统是否仍然安全。如果系统不安全，则回滚之前的资源分配操作。 #### 实验扩展思考 - **死锁避免与预防的区别**：死锁避免和预防虽然都是为了防止死锁的发生，但其实现方式有所不同。银行家算法属于死锁避免的范畴，它允许进程动态地请求资源，但在每次请求前都要进行安全性检查。相比之下，死锁预防策略会施加更多的限制条件来避免系统进入可能引发死锁的状态。 - **资源分配策略的优化**：除了银行家算法之外，还有其他资源分配策略可用于预防死锁，例如优先级调度、时间片轮转等。这些策略各有优缺点，适用于不同的场景。 - **实际应用考量**：虽然银行家算法理论上可以有效避免死锁，但在实际的计算机系统中，由于其需要频繁的安全性检查和可能的资源回滚操作，可能会导致较高的性能开销。因此，在现代操作系统中更倾向于采用更加高效且实用的资源管理技术。 通过本次实验的学习与实践，不仅有助于学生理解操作系统中资源管理和死锁避免的相关理论知识，还能培养其编程能力和问题解决能力。