linux“生产者与消费者实验”代码步骤

生产者与消费者实验是一个经典的多线程编程问题，通常在操作系统课程中被介绍。下面是一个基于Linux的生产者与消费者实验的代码步骤：

1. 包含头文件

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

2. 定义缓冲区数据结构

#define BUFFER_SIZE 10

typedef struct {
    int buffer[BUFFER_SIZE];
    int in;
    int out;
    sem_t empty;
    sem_t full;
    pthread_mutex_t mutex;
} buffer_t;

3. 初始化缓冲区

void init_buffer(buffer_t *buffer) {
    buffer->in = 0;
    buffer->out = 0;
    sem_init(&buffer->empty, 0, BUFFER_SIZE);
    sem_init(&buffer->full, 0, 0);
    pthread_mutex_init(&buffer->mutex, NULL);
}

4. 定义生产者线程函数

void *producer(void *arg) {
    buffer_t *buffer = (buffer_t *)arg;
    int item;

    while (1) {
        // 生成一个新的数据
        item = rand() % 1000;

        // 等待有空闲的缓冲区
        sem_wait(&buffer->empty);

        // 加锁缓冲区
        pthread_mutex_lock(&buffer->mutex);

        // 将新的数据添加到缓冲区
        buffer->buffer[buffer->in] = item;
        buffer->in = (buffer->in + 1) % BUFFER_SIZE;

        // 解锁缓冲区
        pthread_mutex_unlock(&buffer->mutex);

        // 发出缓冲区已满的信号
        sem_post(&buffer->full);

        // 等待一段时间再生成下一个数据
        usleep(rand() % 100000);
    }

    return NULL;
}

5. 定义消费者线程函数

void *consumer(void *arg) {
    buffer_t *buffer = (buffer_t *)arg;
    int item;

    while (1) {
        // 等待有数据可消费
        sem_wait(&buffer->full);

        // 加锁缓冲区
        pthread_mutex_lock(&buffer->mutex);

        // 从缓冲区中获取一个数据
        item = buffer->buffer[buffer->out];
        buffer->out = (buffer->out + 1) % BUFFER_SIZE;

        // 解锁缓冲区
        pthread_mutex_unlock(&buffer->mutex);

        // 发出缓冲区已空的信号
        sem_post(&buffer->empty);

        // 处理数据
        printf("consumed item %d\n", item);

        // 等待一段时间再处理下一个数据
        usleep(rand() % 100000);
    }

    return NULL;
}

6. 创建生产者和消费者线程并启动它们

int main() {
    buffer_t buffer;
    pthread_t producer_thread, consumer_thread;

    // 初始化缓冲区
    init_buffer(&buffer);

    // 创建生产者和消费者线程
    pthread_create(&producer_thread, NULL, producer, &buffer);
    pthread_create(&consumer_thread, NULL, consumer, &buffer);

    // 等待线程结束
    pthread_join(producer_thread, NULL);
    pthread_join(consumer_thread, NULL);

    return 0;
}

以上就是一个基于Linux的生产者与消费者实验的代码步骤。在这个例子中，生产者线程生成一个随机数，并将其添加到缓冲区中，消费者线程从缓冲区中获取数据并进行处理。使用信号量和互斥锁来同步线程，保证了生产者和消费者线程之间的正确交互。