个人项目总结：C++播放器脚本语言

这个项目大概是我做的最有创新性的一个项目。由于我对音乐比较感兴趣，在收到项目要求后，我就想尝试把硬件播放音频的功能加入到项目中，并且最终完成了一个可以把编写的乐谱播放出来的脚本。除了算法的实现以外，我成功地把近期《操作系统》学习的线程和信号量引入了程序并实现了音符的同步与并行问题，最终完成了多音符同时播放的功能。

一、项目的定位与规划

我将这款脚本语言命名为“Essence”，目的是让音乐爱好者在发现创作灵感时，可以先用脚本把自己的灵感记录下来，并且运行脚本还可以听到乐谱的效果。首先，这款脚本语言的受众并不是计算机从业人员，而是没有编程经验的音乐爱好者，所以这注定是一款高度面向用户的脚本语言。对此，我基本上完全没有按照一般编程语言的开发结构，而是按一种类似于简谱的编程方式来进行语法设计。另外，我用空格和标点符号来实现各个音符的对齐来解决演奏时机的问题。整个项目中设计脚本和规定语法是最简单的，重要的是如何实现编译和运行。

二、播放器发声的硬件支持问题

这是一个相对新颖的问题，因为之前我在做其它项目的时候，没有尝试调用过硬件。调用硬件本身是一个比较容易的问题，它不需要在代码上进行太多改动，只需要在生成可执行文件时，加入扬声器硬件链接即可。

在成功链接好硬件之后，出现了新的问题：硬件一次只能发出一个音高的声音，而一般的音乐主要是由和弦（一次发出多个音符）组成的。这代表我们必须使用多线程对原程序进行编译。我引入了c++ stread库来完成这个过程。

当然，在用线程解决多个音符同时发生之前，还需要把所有的音符尽可能组成最少的队列，从而实现用最少的线程进行演奏。这对应的算法非常简单，只需要把所有需要的音符排成一个队列，并且依次放入一个线程即可，如果和每个已经创建的线程发生冲突，则新建一个线程。这样就可以实现把全部的音符放入最少的线程。

在处理完这个问题后，虽然解决了问题，但却带来了新的问题：由于不同的线程是异步运行的，在运行一段时间后，必然会带来时间上的差异，导致整体的播放出现问题。此时，最好的方法就是每一个小节实现一次同步，即用信号量来完成这个校正过程。具体的方法是：准备和线程数量同样多的信号量，再另外设置一个时间线程。演奏线程每一个小节请求一次信号量，而时间线程每个小节的时间释放足够的信号量，让线程继续运行。这样就完成了全部的设计过程。