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  • 生产者消费者问题

    以生产者/消费者模型为依据,在linux环境下创建一个控制台进程,在该进程中创建n个线程模拟生产者和消费者,实现进程(线程)的同步与互斥。

    模拟实现的情景

     *M生产者,N消费者, K缓冲区

     *解决生产者消费者的同步问题,访问缓冲区的互斥问题

     *生产者放产品位置递增;消费者要寻找有产品的位置,不采用位置自增,解决速度不一致的问题.

     *缓冲区在某一时刻只有一个线程访问

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    #include <pthread.h>
    #include <semaphore.h>
    /*一些说明*/
    #define P( S )		sem_wait( S )                   /* P操作 对应库函数 */
    #define V( S )		sem_post( S )                   /* V操作 对应库函数 */
    #define LOCK( S )	pthread_mutex_lock( S )         /* 锁定临界区 */
    #define UNLOCK( S )	pthread_mutex_unlock( S )       /* 解锁临界区 */
    /*变量定义*/
    #define M		2                               /* 生产者数目 */
    #define N		3                               /* 消费者数目 */
    #define K		10                              /* 缓冲数目 */
    #define producter_speed 2
    #define consumer_speed	1
    int	in;                                             /* 生产者放产品的位置 */
    int	out;                                            /* 消费者取产品的位置 */
    
    int		buff[K] = { 0 };	/* 缓冲初始化为0,表示开始时没有产品 */
    sem_t		empty_sem;		/*同步信号量,有空位置就放 */
    sem_t		full_sem;		/*同步信号量,有产品就取 */
    pthread_mutex_t mutex;		/* 互斥信号量 */
    int		producter_id= 0; 	/* 生产者id */
    int		consumer_id	= 0;	/* 消费者id */
    
    /*打印缓冲区*/
    void printBuff()
    {
    	int i;
    	for ( i = 0; i < K; i++ )
    		printf( "%d ", buff[i] );
    	printf( "
    " );
    }
    
    
    /*寻找有产品的位置*/
    int find_position()
    {
    	int i;
    	for ( i = 0; i < K; i++ )
    	{
    		if ( buff[i] == 1 )
    			return(i);
    	}
    }
    
    
    /*生产者*/
    void *producter()
    {
    	int id = producter_id++;
    
    	while ( 1 )
    	{
    		/* 用sleep的数量可以调节生产和消费的速度 */
    		sleep( producter_speed );
    
    		P( &empty_sem );
    		LOCK( &mutex );
    
    		in = in % K;
    		printf( "%d号生产者在%d位置放产品: 	", id, in );
    
    		buff[in] = 1;
    		printBuff();
    		in++;
    
    		UNLOCK( &mutex );
    		V( &full_sem );
    	}
    }
    
    
    /*消费者*/
    void *consumer()
    {
    	int id = consumer_id++;
    	while ( 1 )
    	{
    		sleep( consumer_speed );
    
    		P( &full_sem );
    		LOCK( &mutex );
    		
    		out = find_position();
    		printf( "%d号消费者在%d位置取产品: 	", id, out );
    		buff[out] = 0;
    		printBuff();
    
    		UNLOCK( &mutex );
    		V( &empty_sem );
    	}
    }
    
    
    int main()
    {
    	pthread_t	p_id[M];
    	pthread_t	c_id[N];
    	int		i;
    	int		ret[N];
    
    	/* 初始化同步信号量 */
    	int	ini1	= sem_init( &empty_sem, 0, M );
    	int	ini2	= sem_init( &full_sem, 0, 0 );
    	/* 初始化互斥信号量 */
    	int ini3 = pthread_mutex_init( &mutex, NULL );
    
    	if ( ini1 != 0 && ini2 != 0 && ini3 != 0 )
    	{
    		printf( "信号量初始化失败 
    " );
    		exit( 1 );
    	}
    
    	/* 创建M个生产者线程 */
    	for ( i = 0; i < M; i++ )
    	{
    		ret[i] = pthread_create( &p_id[i], NULL, producter, (void *) (&i) );
    		if ( ret[i] != 0 )
    		{
    			printf( "%d号生产者创建失败
    ", i );
    			exit( 1 );
    		}
    	}
    	/* 创建N个消费者线程 */
    	for ( i = 0; i < N; i++ )
    	{
    		ret[i] = pthread_create( &c_id[i], NULL, consumer, NULL );
    		if ( ret[i] != 0 )
    		{
    			printf( "%d号消费者创建失败
    ", i );
    			exit( 1 );
    		}
    	}
    	/*启动线程*/
    	for ( i = 0; i < N; i++ )
    	{
    		pthread_join( p_id[i], NULL );
    		pthread_join( c_id[i], NULL );
    	}
    	return(0);
    }
    

      

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