生产者消费者问题C语言代码

时间: 2023-08-18 10:16:15 浏览: 21
以下是一个简单的生产者消费者问题的C语言代码,使用信号量来同步生产者和消费者的操作: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> #include <semaphore.h> #define BUFFER_SIZE 5 // 缓冲区大小 #define PRODUCER_NUM 3 // 生产者数量 #define CONSUMER_NUM 2 // 消费者数量 #define ITEM_NUM 10 // 每个生产者/消费者要生产/消费的物品数量 int buffer[BUFFER_SIZE]; // 缓冲区 int in = 0, out = 0; // 缓冲区的输入和输出指针 sem_t empty, full, mutex; // 信号量 void *producer(void *arg) { int id = *((int *)arg); for (int i = 0; i < ITEM_NUM; i++) { // 生产一个物品 int item = rand() % 1000; // 等待空缓冲区 sem_wait(&empty); sem_wait(&mutex); // 将物品放入缓冲区 buffer[in] = item; printf("Producer %d: produce item %d at buffer[%d]\n", id, item, in); in = (in + 1) % BUFFER_SIZE; sem_post(&mutex); sem_post(&full); } return NULL; } void *consumer(void *arg) { int id = *((int *)arg); for (int i = 0; i < ITEM_NUM; i++) { // 等待满缓冲区 sem_wait(&full); sem_wait(&mutex); // 取出一个物品 int item = buffer[out]; printf("Consumer %d: consume item %d at buffer[%d]\n", id, item, out); out = (out + 1) % BUFFER_SIZE; sem_post(&mutex); sem_post(&empty); // 消耗物品 sleep(1); } return NULL; } int main() { // 初始化信号量 sem_init(&empty, 0, BUFFER_SIZE); sem_init(&full, 0, 0); sem_init(&mutex, 0, 1); // 创建生产者线程 pthread_t producers[PRODUCER_NUM]; int producer_ids[PRODUCER_NUM]; for (int i = 0; i < PRODUCER_NUM; i++) { producer_ids[i] = i; pthread_create(&producers[i], NULL, producer, &producer_ids[i]); } // 创建消费者线程 pthread_t consumers[CONSUMER_NUM]; int consumer_ids[CONSUMER_NUM]; for (int i = 0; i < CONSUMER_NUM; i++) { consumer_ids[i] = i; pthread_create(&consumers[i], NULL, consumer, &consumer_ids[i]); } // 等待线程结束 for (int i = 0; i < PRODUCER_NUM; i++) { pthread_join(producers[i], NULL); } for (int i = 0; i < CONSUMER_NUM; i++) { pthread_join(consumers[i], NULL); } // 销毁信号量 sem_destroy(&empty); sem_destroy(&full); sem_destroy(&mutex); return 0; } ``` 在这个代码中,生产者线程和消费者线程都会不断地生产和消费物品,直到达到指定数量。它们通过信号量来同步操作,当缓冲区为空时,消费者线程会等待信号量`full`,而生产者线程会等待信号量`empty`。当缓冲区达到满时,生产者线程会等待信号量`full`,而消费者线程会等待信号量`empty`。同时,它们还需要获取互斥量`mutex`来保证缓冲区的读写操作不会冲突。

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以下是一个简单的生产者消费者问题的C语言代码: c #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include #define BUFFER_SIZE 10 int buffer[BUFFER_SIZE]; // 缓冲区 int count = 0; // 缓冲区中的元素数量 int in = 0; // 缓冲区中下一个空槽位的索引 int out = 0; // 缓冲区中下一个可用元素的索引 pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; // 互斥锁 pthread_cond_t full = PTHREAD_COND_INITIALIZER; // 缓冲区满条件变量 pthread_cond_t empty = PTHREAD_COND_INITIALIZER; // 缓冲区空条件变量 // 生产者线程函数 void* producer(void* arg) { while (1) { pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁 // 缓冲区已满,等待消费者消费后再生产 while (count == BUFFER_SIZE) { pthread_cond_wait(&empty, &mutex); } // 生产一个元素,并将其放入缓冲区 buffer[in] = rand(); printf("producer, in=%d, value=%d\n", in, buffer[in]); in = (in + 1) % BUFFER_SIZE; count++; pthread_cond_signal(&full); // 唤醒消费者 pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁 } return NULL; } // 消费者线程函数 void* consumer(void* arg) { while (1) { pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁 // 缓冲区为空,等待生产者生产后再消费 while (count == 0) { pthread_cond_wait(&full, &mutex); } // 从缓冲区中取出一个元素并消费 int value = buffer[out]; printf("consumer, out=%d, value=%d\n", out, value); out = (out + 1) % BUFFER_SIZE; count--; pthread_cond_signal(&empty); // 唤醒生产者 pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁 } return NULL; } int main() { pthread_t producer_thread, consumer_thread; // 创建生产者线程和消费者线程 if (pthread_create(&producer_thread, NULL, producer, NULL)) { perror("pthread_create"); exit(1); } if (pthread_create(&consumer_thread, NULL, consumer, NULL)) { perror("pthread_create"); exit(1); } // 等待两个线程结束 pthread_join(producer_thread, NULL); pthread_join(consumer_thread, NULL); return 0; } 这段代码实现了一个简单的生产者消费者问题,使用了互斥锁和条件变量来保证缓冲区的正确性。其中,生产者线程生产随机数并将其放入缓冲区,消费者线程从缓冲区中取出随机数并消费。如果缓冲区已满,生产者线程会等待信号,等待消费者线程消费后再进行生产;如果缓冲区为空,消费者线程会等待信号,等待生产者线程生产后再进行消费。
以下是一个简单的生产者消费者问题的C语言实现代码: #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include #define BUFFER_SIZE 10 int buffer[BUFFER_SIZE]; int count = 0; pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; pthread_cond_t producer_condition = PTHREAD_COND_INITIALIZER; pthread_cond_t consumer_condition = PTHREAD_COND_INITIALIZER; void *producer(void *arg) { int item; while (1) { item = rand() % 100; // 随机生成一个整数,模拟生产一个数据项 pthread_mutex_lock(&mutex); while (count == BUFFER_SIZE) { pthread_cond_wait(&producer_condition, &mutex); // 如果缓冲区已满,等待消费者取走数据 } buffer[count++] = item; printf("Producer produced %d\n", item); pthread_mutex_unlock(&mutex); pthread_cond_signal(&consumer_condition); // 通知一个消费者可以取走数据了 } } void *consumer(void *arg) { int item; while (1) { pthread_mutex_lock(&mutex); while (count == 0) { pthread_cond_wait(&consumer_condition, &mutex); // 如果缓冲区已空,等待生产者产生数据 } item = buffer[--count]; printf("Consumer consumed %d\n", item); pthread_mutex_unlock(&mutex); pthread_cond_signal(&producer_condition); // 通知一个生产者可以继续生产数据了 } } int main(int argc, char *argv[]) { pthread_t p, c; srand((unsigned int) time(NULL)); pthread_create(&p, NULL, producer, NULL); pthread_create(&c, NULL, consumer, NULL); pthread_join(p, NULL); pthread_join(c, NULL); return 0; } 这个代码使用了互斥锁和条件变量来实现线程间的同步与通信。生产者线程随机生成一个整数,将其放入缓冲区中,同时通知一个消费者线程可以取走数据;消费者线程从缓冲区中取走一个数据,同时通知一个生产者线程可以继续生产数据。这种方法可以避免竞争条件和死锁问题。
生产者消费者问题是一个经典的同步问题,主要解决线程之间的协调与同步问题。在生产者消费者问题中,生产者向缓冲区中放置物品,而消费者则从缓冲区中取出物品。缓冲区起到了生产者和消费者之间的桥梁作用。需要实现的是,生产者不会在缓冲区满的情况下放置物品,消费者不会在缓冲区为空的情况下取出物品。 以下是该问题的C语言代码实现: c #include <stdio.h> #include #include <semaphore.h> #define BUFFER_SIZE 5 int buffer[BUFFER_SIZE]; int counter = 0; sem_t empty; sem_t full; void *producer(void *args) { int item; while (1) { sem_wait(&empty); item = produce_item(); if (counter < BUFFER_SIZE) { buffer[counter] = item; counter++; printf("Producing item %d\n", item); } sem_post(&full); } } void *consumer(void *args) { int item; while (1) { sem_wait(&full); if (counter > 0) { item = buffer[counter-1]; counter--; printf("Consuming item %d\n", item); } sem_post(&empty); consume_item(item); } } int main() { pthread_t prod, cons; sem_init(&empty, 0, BUFFER_SIZE); sem_init(&full, 0, 0); pthread_create(&prod, NULL, producer, NULL); pthread_create(&cons, NULL, consumer, NULL); pthread_join(prod, NULL); pthread_join(cons, NULL); sem_destroy(&empty); sem_destroy(&full); return 0; } 该代码中,使用了两个信号量:empty和full。empty信号量初始值为BUFFER_SIZE,表示缓冲区中可以放置的物品数量;full信号量初始值为0,表示缓冲区中当前没有物品。 在生产者线程中,通过等待empty信号量的值大于0,判断缓冲区是否已满;如果没有满,则向缓冲区中放置物品,并更新当前缓冲区中的计数器。在放置完成后,通过sem_post(&full)通知消费者线程,缓冲区中已经有物品可以取出。 在消费者线程中,通过等待full信号量的值大于0,判断缓冲区是否为空。如果不为空,则从缓冲区中取出最后一个物品,并更新缓冲区的计数器。在取出物品后,使用sem_post(&empty)通知生产者线程,缓冲区中已经有位置可以放置物品。 以上是生产者消费者问题的C语言实现,通过使用信号量来控制线程之间的同步和协调,在保证生产者和消费者工作流畅的同时,避免了数据的竞争和冲突。
下面是一个简单的生产者消费者模型的优化代码,使用信号量和多线程来实现: c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include #include <semaphore.h> #define BUFFER_SIZE 10 int buffer[BUFFER_SIZE]; sem_t empty; sem_t full; pthread_mutex_t mutex; int in = 0; int out = 0; void *producer(void *arg) { int i, item; for (i = 0; i < 10; i++) { item = rand(); sem_wait(&empty); pthread_mutex_lock(&mutex); buffer[in] = item; in = (in + 1) % BUFFER_SIZE; printf("Producer produces item %d\n", item); pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&full); } pthread_exit(NULL); } void *consumer(void *arg) { int i, item; for (i = 0; i < 10; i++) { sem_wait(&full); pthread_mutex_lock(&mutex); item = buffer[out]; out = (out + 1) % BUFFER_SIZE; printf("Consumer consumes item %d\n", item); pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&empty); } pthread_exit(NULL); } int main() { pthread_t pid, cid; sem_init(&empty, 0, BUFFER_SIZE); sem_init(&full, 0, 0); pthread_mutex_init(&mutex, NULL); pthread_create(&pid, NULL, producer, NULL); pthread_create(&cid, NULL, consumer, NULL); pthread_join(pid, NULL); pthread_join(cid, NULL); sem_destroy(&empty); sem_destroy(&full); pthread_mutex_destroy(&mutex); return 0; } 在这个代码中,我们使用了两个信号量 empty 和 full 来控制缓冲区的空/满状态,使用一个互斥锁 mutex 来保证多线程间的安全访问。在生产者和消费者线程中,我们使用 sem_wait 和 sem_post 函数来操作信号量,使用 pthread_mutex_lock 和 pthread_mutex_unlock 函数来操作互斥锁。这样就能够保证生产者和消费者之间的同步和互斥,避免了竞争条件和死锁的问题。
### 回答1: 以下是生产者消费者问题的C语言代码,使用PV操作实现同步和互斥: c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include #include <semaphore.h> #define N 5 // 缓冲区大小 int buffer[N]; // 共享缓冲区 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 sem_t empty; // 空缓冲区信号量 sem_t full; // 满缓冲区信号量 pthread_mutex_t mutex; // 互斥信号量 void *producer(void *arg) { int item; while (1) { item = rand() % 1000; // 生成随机数 sem_wait(&empty); // 等待空缓冲区 pthread_mutex_lock(&mutex); // 互斥访问缓冲区 buffer[in] = item; // 放置产品 printf("Producer puts item %d at position %d\n", item, in); in = (in + 1) % N; // 改变in指针位置 pthread_mutex_unlock(&mutex); // 释放互斥信号量 sem_post(&full); // 发送满缓冲区信号 } } void *consumer(void *arg) { int item; while (1) { sem_wait(&full); // 等待满缓冲区 pthread_mutex_lock(&mutex); // 互斥访问缓冲区 item = buffer[out]; // 取出产品 printf("Consumer gets item %d from position %d\n", item, out); out = (out + 1) % N; // 改变out指针位置 pthread_mutex_unlock(&mutex); // 释放互斥信号量 sem_post(&empty); // 发送空缓冲区信号 } } int main() { pthread_t tid_producer, tid_consumer; sem_init(&empty, 0, N); // 初始化空缓冲区信号量 sem_init(&full, 0, 0); // 初始化满缓冲区信号量 pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥信号量 pthread_create(&tid_producer, NULL, producer, NULL); // 创建生产者线程 pthread_create(&tid_consumer, NULL, consumer, NULL); // 创建消费者线程 pthread_join(tid_producer, NULL); pthread_join(tid_consumer, NULL); sem_destroy(&empty); // 销毁空缓冲区信号量 sem_destroy(&full); // 销毁满缓冲区信号量 pthread_mutex_destroy(&mutex); // 销毁互斥信号量 return 0; } 在上述代码中,使用了信号量和互斥锁来实现生产者和消费者之间的同步和互斥。其中,空缓冲区信号量 empty 初始值为 N,表示缓冲区初始为空;满缓冲区信号量 full 初始值为 0,表示缓冲区中没有产品。生产者线程在生产产品前等待空缓冲区信号量,如果缓冲区已满,则等待消费者线程取走产品;生产者线程放置产品前使用互斥锁保证只有一个线程可以访问缓冲区;放置完产品后,生产者线程发送满缓冲区信号量通知消费者线程。消费者线程在取产品前等待满缓冲区信号量,如果缓冲区为空,则等待生产者线程放置产品;消费者线程取出产品前使用互斥锁保证只有一个线程可以访问缓冲区;取出产品后,消费者线程发送空缓冲区信号量通知生产者线程。同时,使用互斥锁保证生产者和消费者线程互不干扰。 ### 回答2: 生产者消费者问题是指在多线程环境中,生产者线程负责生产数据,消费者线程负责消费数据,两者通过共享缓冲区来传递数据。为了保证生产者和消费者之间的正确性和同步,可以使用信号量的PV操作来实现。 在C语言中,可以使用信号量机制来实现生产者消费者问题。下面是一个简单的示例代码: c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include #include <semaphore.h> #define BUFFER_SIZE 10 int buffer[BUFFER_SIZE]; sem_t empty, full; int in = 0; int out = 0; void *producer(void *arg) { for (int i = 0; i < 100; i++) { sem_wait(&empty); // 等待缓冲区有空位 buffer[in] = i; in = (in + 1) % BUFFER_SIZE; sem_post(&full); // 通知缓冲区有数据 } return NULL; } void *consumer(void *arg) { int data; for (int i = 0; i < 100; i++) { sem_wait(&full); // 等待缓冲区有数据 data = buffer[out]; out = (out + 1) % BUFFER_SIZE; sem_post(&empty); // 通知缓冲区有空位 printf("Consumed: %d\n", data); } return NULL; } int main() { pthread_t producer_tid, consumer_tid; sem_init(&empty, 0, BUFFER_SIZE); sem_init(&full, 0, 0); pthread_create(&producer_tid, NULL, producer, NULL); pthread_create(&consumer_tid, NULL, consumer, NULL); pthread_join(producer_tid, NULL); pthread_join(consumer_tid, NULL); sem_destroy(&empty); sem_destroy(&full); return 0; } 以上代码中,使用了两个信号量empty和full分别表示缓冲区中的空位和有数据的数量。生产者线程使用sem_wait(&empty)等待缓冲区有空位,然后将数据写入缓冲区,并使用sem_post(&full)通知缓冲区有数据。消费者线程使用sem_wait(&full)等待缓冲区有数据,然后从缓冲区中读取数据,并使用sem_post(&empty)通知缓冲区有空位。 通过使用信号量的PV操作,可以实现生产者消费者之间的同步和正确性。 ### 回答3: 生产者消费者问题是一个经典的同步问题,在多线程或者多进程环境下,生产者线程生产数据,消费者线程消费数据。在这个问题中,需要确保生产和消费的线程之间的数据同步,避免生产者在空队列上进行生产,或者消费者在空队列上进行消费。 以下是一个基于C语言的生产者消费者问题的解决方案,使用了P操作和V操作来实现线程之间的同步: c //定义缓冲区大小 #define BUFFER_SIZE 10 int count = 0; //当前缓冲区中的数据个数 int buffer[BUFFER_SIZE]; //缓冲区 int in = 0; //指向下一个生产者存放数据的位置 int out = 0; //指向下一个消费者取出数据的位置 //生产者函数 void producer() { int item; while (true) { //生产数据 item = produce_item(); //等待缓冲区有空闲位置 while (count == BUFFER_SIZE) ; //空语句,等待缓冲区为空闲 //将生产好的数据放入缓冲区 buffer[in] = item; in = (in + 1) % BUFFER_SIZE; //增加数据个数 count++; //唤醒等待的消费者 if (count == 1) V(consumer_sem); } } //消费者函数 void consumer() { int item; while (true) { //等待缓冲区有数据 while (count == 0) ; //空语句,等待缓冲区有数据 //从缓冲区取出数据 item = buffer[out]; out = (out + 1) % BUFFER_SIZE; //减少数据个数 count--; //处理数据 consume_item(item); //唤醒等待的生产者 if (count == BUFFER_SIZE - 1) V(producer_sem); } } 在代码中,producer函数和consumer函数分别表示生产者和消费者的代码逻辑。在生产者函数中,会判断缓冲区是否有空闲位置,如果没有则等待;如果有空闲位置,则将生产的数据放入缓冲区,并增加数据个数,然后唤醒等待的消费者。在消费者函数中,会判断缓冲区是否有数据,如果没有则等待;如果有数据,则从缓冲区取出数据,减少数据个数,然后处理数据,并唤醒等待的生产者。 在代码中,使用了两个信号量producer_sem和consumer_sem来实现P操作和V操作。当一个线程在等待时,会调用P操作来等待,当一个线程完成执行后,会调用V操作来唤醒等待的线程。这样就能够保证生产者和消费者之间的数据同步与互斥。
下面是一个简单的生产者-消费者问题的C语言代码实现: c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include #include <unistd.h> #define BUFFER_SIZE 10 int buffer[BUFFER_SIZE]; // 缓冲区数组 int counter = 0; // 缓冲区计数器 pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; // 互斥锁 pthread_cond_t full = PTHREAD_COND_INITIALIZER; // 缓冲区满条件变量 pthread_cond_t empty = PTHREAD_COND_INITIALIZER; // 缓冲区空条件变量 void *producer(void *arg) { int val; while (1) { val = rand() % 100; // 随机生成数值 pthread_mutex_lock(&mutex); while (counter == BUFFER_SIZE) // 缓冲区满,等待空闲空间 pthread_cond_wait(&empty, &mutex); buffer[counter++] = val; // 放入缓冲区 printf("生产者:%d,缓冲区大小:%d\n", val, counter); pthread_mutex_unlock(&mutex); pthread_cond_signal(&full); // 发送缓冲区满信号 sleep(1); } return NULL; } void *consumer(void *arg) { int val; while (1) { pthread_mutex_lock(&mutex); while (counter == 0) // 缓冲区空,等待生产者 pthread_cond_wait(&full, &mutex); val = buffer[--counter]; // 从缓冲区取出 printf("消费者:%d,缓冲区大小:%d\n", val, counter); pthread_mutex_unlock(&mutex); pthread_cond_signal(&empty); // 发送缓冲区空信号 sleep(1); } return NULL; } int main(int argc, char *argv[]) { pthread_t tid1, tid2; srand(time(NULL)); pthread_create(&tid1, NULL, producer, NULL); pthread_create(&tid2, NULL, consumer, NULL); pthread_join(tid1, NULL); pthread_join(tid2, NULL); return 0; } 在上面的代码中,使用了互斥锁和条件变量来实现线程同步。生产者线程和消费者线程分别使用互斥锁来保护共享变量(缓冲区计数器和缓冲区数组),并使用条件变量来等待对方的信号。当生产者向缓冲区放入数据时,如果缓冲区已满,则会等待消费者取走数据后再放入;当消费者从缓冲区取出数据时,如果缓冲区已空,则会等待生产者放入数据后再取出。这样就保证了生产者和消费者之间的同步和互斥。
生产者消费者问题是一个经典的同步问题,需要通过互斥、信号量等机制来实现线程之间的协作。以下是一个简单的使用互斥锁和条件变量实现的生产者消费者问题的C语言代码示例: c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include #define BUFFER_SIZE 10 int buffer[BUFFER_SIZE]; int count = 0; int in = 0; int out = 0; pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; pthread_cond_t empty = PTHREAD_COND_INITIALIZER; pthread_cond_t full = PTHREAD_COND_INITIALIZER; void *producer(void *arg) { int i; for (i = 0; i < 20; i++) { pthread_mutex_lock(&mutex); while (count == BUFFER_SIZE) { pthread_cond_wait(&empty, &mutex); } buffer[in] = i; in = (in + 1) % BUFFER_SIZE; count++; printf("Producer: produced %d, count = %d\n", i, count); pthread_cond_signal(&full); pthread_mutex_unlock(&mutex); } return NULL; } void *consumer(void *arg) { int i, item; for (i = 0; i < 20; i++) { pthread_mutex_lock(&mutex); while (count == 0) { pthread_cond_wait(&full, &mutex); } item = buffer[out]; out = (out + 1) % BUFFER_SIZE; count--; printf("Consumer: consumed %d, count = %d\n", item, count); pthread_cond_signal(&empty); pthread_mutex_unlock(&mutex); } return NULL; } int main() { pthread_t producer_thread, consumer_thread; pthread_create(&producer_thread, NULL, producer, NULL); pthread_create(&consumer_thread, NULL, consumer, NULL); pthread_join(producer_thread, NULL); pthread_join(consumer_thread, NULL); return 0; } 在这个示例中,生产者和消费者分别运行在不同的线程中。生产者往缓冲区中生产数据,消费者从缓冲区中消费数据。互斥锁和条件变量用来保证线程之间的同步和互斥。具体实现逻辑如下: - 在生产者线程中,首先获取互斥锁。如果缓冲区已满,就等待条件empty被满足并释放互斥锁,否则就往缓冲区中插入数据,并更新计数器count和in指针。然后发送信号full,通知消费者线程可以消费数据了,最后释放互斥锁。 - 在消费者线程中,首先获取互斥锁。如果缓冲区为空,就等待条件full被满足并释放互斥锁,否则就从缓冲区中取出数据,并更新计数器count和out指针。然后发送信号empty,通知生产者线程可以继续生产数据了,最后释放互斥锁。 这样,就可以通过互斥锁和条件变量来实现生产者消费者问题的同步和互斥了。
以下是一个简单的生产者消费者问题的标准C语言代码: c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include #define BUFFER_SIZE 5 // 缓冲区大小 #define PRODUCER_NUM 3 // 生产者数量 #define CONSUMER_NUM 2 // 消费者数量 #define ITEM_NUM 20 // 生产的总数 int buffer[BUFFER_SIZE]; // 缓冲区数组 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 count = 0; // 缓冲区中的产品数目 void *producer(void *arg) // 生产者线程函数 { int i, item; for (i = 0; i < ITEM_NUM; i++) { item = rand() % 1000; // 生产一个随机数 while (count == BUFFER_SIZE) ; // 缓冲区已满,等待 buffer[in] = item; // 放入一个产品 in = (in + 1) % BUFFER_SIZE; // 放置位置后移 count++; // 产品数目加1 printf("Producer %d produce item %d\n", (int)arg, item); } pthread_exit(NULL); } void *consumer(void *arg) // 消费者线程函数 { int i, item; for (i = 0; i < ITEM_NUM / CONSUMER_NUM; i++) { while (count == 0) ; // 缓冲区为空,等待 item = buffer[out]; // 取出一个产品 out = (out + 1) % BUFFER_SIZE; // 取出位置后移 count--; // 产品数目减1 printf("Consumer %d consume item %d\n", (int)arg, item); } pthread_exit(NULL); } int main() { int i; pthread_t producer_thread[PRODUCER_NUM]; pthread_t consumer_thread[CONSUMER_NUM]; srand(time(NULL)); // 随机数种子初始化 // 创建生产者线程 for (i = 0; i < PRODUCER_NUM; i++) pthread_create(&producer_thread[i], NULL, producer, (void*)i); // 创建消费者线程 for (i = 0; i < CONSUMER_NUM; i++) pthread_create(&consumer_thread[i], NULL, consumer, (void*)i); // 等待生产者线程结束 for (i = 0; i < PRODUCER_NUM; i++) pthread_join(producer_thread[i], NULL); // 等待消费者线程结束 for (i = 0; i < CONSUMER_NUM; i++) pthread_join(consumer_thread[i], NULL); return 0; } 上述代码创建了3个生产者线程和2个消费者线程,他们共同访问一个大小为5的缓冲区,生产者随机生成一个数并放入缓冲区中,消费者从缓冲区中取出一个数并输出。在这个过程中,为了防止生产者在缓冲区已满时一直占用CPU,消费者在缓冲区为空时一直占用CPU,使用了while循环进行等待。
C语言生产者消费者问题是一个经典的多线程同步问题,其场景模拟了生产者和消费者在共享有限缓冲区时的操作。具体来说,生产者向缓冲区生产产品,消费者从缓冲区消费产品,两者需要协调合作,保证生产和消费的平衡,避免缓冲区溢出或者消费者阻塞等问题。 解决该问题的方法有很多种,其中最常用的是使用互斥锁和条件变量。生产者和消费者共享一个互斥锁,用于保证缓冲区的互斥访问。同时,使用两个条件变量,分别表示缓冲区非空和非满。当缓冲区非空时,消费者可以从缓冲区中取出产品;当缓冲区非满时,生产者可以将产品放入缓冲区中。通过这种方式,生产者和消费者可以协调合作,避免了缓冲区溢出或者消费者阻塞等问题。 以下是一个简单的C语言生产者消费者问题的实现代码: c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include #define BUFFER_SIZE 10 int buffer[BUFFER_SIZE]; int in = 0, out = 0; int count = 0; pthread_mutex_t mutex; pthread_cond_t not_full; pthread_cond_t not_empty; void *producer(void *arg) { int item; while (1) { item = rand() % 1000; pthread_mutex_lock(&mutex); while (count == BUFFER_SIZE) { pthread_cond_wait(¬_full, &mutex); } buffer[in] = item; in = (in + 1) % BUFFER_SIZE; count++; printf("Producer produces %d, count = %d\n", item, count); pthread_cond_signal(¬_empty); pthread_mutex_unlock(&mutex); sleep(rand() % 3); } } void *consumer(void *arg) { int item; while (1) { pthread_mutex_lock(&mutex); while (count == 0) { pthread_cond_wait(¬_empty, &mutex); } item = buffer[out]; out = (out + 1) % BUFFER_SIZE; count--; printf("Consumer consumes %d, count = %d\n", item, count); pthread_cond_signal(¬_full); pthread_mutex_unlock(&mutex); sleep(rand() % 3); } } int main() { pthread_t tid1, tid2; pthread_mutex_init(&mutex, NULL); pthread_cond_init(¬_full, NULL); pthread_cond_init(¬_empty, NULL); pthread_create(&tid1, NULL, producer, NULL); pthread_create(&tid2, NULL, consumer, NULL); pthread_join(tid1, NULL); pthread_join(tid2, NULL); pthread_mutex_destroy(&mutex); pthread_cond_destroy(¬_full); pthread_cond_destroy(¬_empty); return 0; } 在该代码中,我们使用了互斥锁和条件变量来协调生产者和消费者的操作。其中,互斥锁用于保证缓冲区的互斥访问,条件变量not_full表示缓冲区非满,条件变量not_empty表示缓冲区非空。在生产者和消费者的操作中,分别使用pthread_cond_wait和pthread_cond_signal来等待和唤醒条件变量,从而协调生产者和消费者的操作。

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