操作系统之生产者消费者模型

 生产者与消费者模型

代码如下：

参考：https://saucer-man.com/backend_development/19.html

#include <stdio.h>  
#include <pthread.h>  
#include<semaphore.h>

sem_t empty,full;                //定义全局同步信号量empty，full
pthread_mutex_t mutex;          //定义一个全局互斥量，在不同函数中  
int buffer_count=0;             //定义一个全局变量，表示管道内得产品数目  
  
void *producer( void *arg );    //生产者线程  
void *consumer( void *arg );    //消费者线程  
  
int main(int argc , char *argv[]){  
    pthread_t thrd_prod , thrd_cons;  
  
    pthread_mutex_init( &mutex , NULL );    //初始化互斥量  
      sem_init (&empty, 0, 5);            //初始化empty信号量
    sem_init (&full, 0, 0);            //初始化full信号量
    //创建生产者和消费者线程  
    if( pthread_create( &thrd_prod , NULL, producer ,  
                NULL ) != 0 )  
        printf( "thread create failed." ); 
  
    if( pthread_create( &thrd_cons , NULL, consumer ,  
                NULL ) != 0 )  
        printf( "thread create failed." );  
  
    //等待线程结束  
    if( pthread_join( thrd_prod , NULL ) != 0 )  
        printf( " wait thread failed.");  
    if( pthread_join( thrd_cons , NULL ) != 0 )  
        printf( " wait thread failed.");  
      sem_destroy (&full);               //释放同步量
      sem_destroy(&empty);            //释放同步量
    pthread_mutex_destroy( &mutex );        //关闭互斥量  
    return 0;  
}  
  
void *producer( void *arg){  
    while(1){  
        sem_wait(&empty);  //empty-1 
        pthread_mutex_lock( &mutex );   //加锁  
        //成功占有互斥量，接下来可以对缓冲区（仓库）进行生产  
        //操作  
        printf( " producer put a product to buffer."); 
        buffer_count++;
        printf("the buffer_count is %d
",buffer_count) ;  
        pthread_mutex_unlock( &mutex ); //解锁
        sem_post(&full);          //full+1 
    }  
}  
void *consumer( void *arg ){  
    while(1)
        {
        sem_wait(&full); //full-1
        pthread_mutex_lock( &mutex );   //加锁  
        //成功占有互斥量，接下来可以对缓冲区（仓库）进行取出  
        //操作  
        printf( " consumer get a product from buffer.");  
          buffer_count--;
        printf("the buffer_count is %d
",buffer_count) ;
        pthread_mutex_unlock( &mutex ); //解锁  
        sem_post(&empty);        //empty+1 
      }
}

创建线程函数

pthread_create( &thrd_prod , NULL, producer , NULL )；

线程创建成功时，返回0；否则返回错误编号。

第一个参数为指向线程标识符的指针。

第二个参数用来设置线程属性。

第三个参数是线程运行函数的起始地址。

最后一个参数是运行函数的参数。

信号量初始化函数

sem_init (&empty, 0, 5);            //初始化empty信号量

信号量的数据类型为结构sem_t，它本质上是一个长整型的数。函数sem_init（）用来初始化一个信号量。它的原型为：　　

extern int sem_init __P ((sem_t *__sem, int __pshared, unsigned int __value));　　

sem为指向信号量结构的一个指针；pshared不为０时此信号量在进程间共享，否则只能为当前进程的所有线程共享；value给出了信号量的初始值。　

线程等待函数

pthread_join( thrd_prod , NULL )；

用于等待线程thrd_prod结束。

等待线程结束函数

pthread_mutex_init( &mutex , NULL );

以动态方式创建互斥锁，第二个参数指定了新建互斥锁的属性。

如果第二个参数为NULL，则使用默认的互斥锁属性，默认属性为快速互斥锁 。

返回0表示成功。

利用PV操作实现进程之间的互斥

 P（mutex）

pthread_mutex_lock( &mutex );   //加锁  

V（mutex）

pthread_mutex_unlock( &mutex ); //解锁  

 

利用PV操作实现进程之间的同步

P操作

sem_wait(&empty);  //empty-1

函数sem_wait( sem_t *sem )被用来阻塞当前线程直到信号量sem的值大于0，解除阻塞后将sem的值减一，表明公共资源经使用后减少。

函数sem_trywait ( sem_t *sem )是函数sem_wait（）的非阻塞版本，它直接将信号量sem的值减一。

V操作

sem_post(&full);          //full+1  

函数sem_post( sem_t *sem )用来增加信号量的值。当有线程阻塞在这个信号量上时，调用这个函数会使其中的一个线程不在阻塞，选择机制同样是由线程的调度策略决定的。

 

参考

linux下C语言实现生产者消费者问题

https://saucer-man.com/backend_development/19.html

pthread_create函数的详细讲解(包括向线程函数传递参数详解)

https://blog.csdn.net/liangxanhai/article/details/7767430

pthread_join用法解释

https://blog.csdn.net/danelumax2/article/details/24191411

互斥锁 pthread_mutex_init()函数

https://blog.csdn.net/yasi_xi/article/details/19112077

sem_init,sem_post,sem_wait 信号量的用法解释

https://blog.csdn.net/allens_zhou/article/details/40425375

PV操作

https://zhuanlan.zhihu.com/p/61326272