问答题
试题五(共15分)
阅读下列说明和程序，回答问题1至问题3，将答案填入答题纸的对应栏内。
[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。
问答题
[问题1](6分)
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(…)。请将答案填写在答题纸中对应的栏目。
【正确答案】 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)：
【答案解析】试题五分析
本题考查嵌入式C／C++语言编程基础知识。
[问题1]
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：
问答题
[问题2](3分)
请问[程序2]运行结果是什么?
【正确答案】 第一次输出：fun(5)＝5
第二次输出：fun(7)＝13
第三次输出：fun(9)＝34
【答案解析】 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。
问答题
[问题3](6分)
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，将应填入____(n)____处的内容写在答题纸的对应栏中。
【正确答案】 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
【答案解析】 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，一般会与其它进程共享资源，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，其它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：