生产者-消费者问题

1.问题描述

生产者-消费者问题是很经典的线程同步问题，是操作系统中的必讲问题。在同一个地址空间中，有两种线程，一种是生产者线程，一种是消费者线程，共享同一个缓冲区。如果缓冲区未满，生产者线程可以生产一个产品放到缓冲区，否则就阻塞直到缓冲区有空位置为止；如果缓冲区未空，消费者线程可以从缓冲区中拿走一个产品，否则就阻塞直到缓冲区中有的东西为止。

2.示例代码

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <pthread.h>#include <semaphore.h>#define N 4   // 消费者或者生产者的数目#define M 10 // 缓冲区大小int in = 0;  // 生产者放置产品的位置int out = 0; // 消费者取产品的位置int buff[M] = {0}; // 缓冲初始化为0， 开始时没有产品sem_t empty_sem; // 同步信号量， 当缓冲区满了时阻止生产者放产品sem_t full_sem;   // 同步信号量， 当缓冲区没产品时阻止消费者消费pthread_mutex_t mutex;// 互斥信号量， 一次只允许一个线程访问缓冲区int producer_id = 0;   //生产者idint consumer_id = 0; //消费者id/* 打印缓冲情况 */void print(){   int i;   for(i = 0; i < M; i++)          printf("%d ", buff[i]);   printf("\n");}/* 生产者方法 */void producer(){   int id = ++producer_id;   while(1)   {          // 用sleep的数量可以调节生产和消费的速度，便于观察          sleep(1);             //sleep(1);                         sem_wait(&empty_sem);                pthread_mutex_lock(&mutex);                             in = in % M;                  printf("producer %d put into %d. like: ", id, in);                                         buff[in] = 1;                      print();                         ++in;                                           pthread_mutex_unlock(&mutex);                         sem_post(&full_sem);     }}/* 消费者方法 */void consumer(){   int id = ++consumer_id;   while(1)   {          sleep(1);                         sem_wait(&full_sem);                pthread_mutex_lock(&mutex);                             out = out % M;                  printf("consumer %d get from%d. like: ", id, out);                                         buff[out] = 0;                    print();                       ++out;                                           pthread_mutex_unlock(&mutex);                         sem_post(&empty_sem);   }}int main(){   pthread_t id1[N];   pthread_t id2[N];   int i;   int ret[N];   // 初始化同步信号量   int init1 = sem_init(&empty_sem, 0, M);    int init2 = sem_init(&full_sem, 0, 0);     if(init1 != 0 || init2 != 0)   {          printf("sem init failed \n");             exit(1);   }    //初始化互斥信号量    int init3 = pthread_mutex_init(&mutex, NULL);   if(init3 != 0)   {          printf("mutex init failed \n");             exit(1);   }    // 创建N个生产者线程   for(i = 0; i < N; i++)   {          ret[i] = pthread_create(&id1[i], NULL, (void *)producer, NULL);             if(ret[i] != 0)                    {                        printf("product%d creation failed \n", i);                            exit(1);                           }   }   //创建N个消费者线程   for(i = 0; i < N; i++)   {          ret[i] = pthread_create(&id2[i], NULL,(void *)consumer, NULL);             if(ret[i] != 0)                    {                        printf("prochase%d creation failed \n", i);                            exit(1);                           }   }   //主线程等待消费者和生产者线程结束，释放资源   for(i = 0; i < N; i++)   {          pthread_join(id1[i],NULL);             pthread_join(id2[i],NULL);   }   exit(0); }