C语言实现消费者与生产者之间的问题

在C语言中，消费者与生产者问题是一个经典的并发控制问题，通常通过互斥量（mutexes）、条件变量（condition variables）等同步原语来解决。这个模型描述了两个线程角色：生产者负责生成数据放入缓冲区，而消费者负责从缓冲区读取并处理数据。以下是简单的C代码示例：

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

#define BUFFER_SIZE 5
int buffer[BUFFER_SIZE] = {0};
int count = 0;
int in_use = 0;
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

void* producer(void* arg) {
    while (1) {
        int data = rand() % 100; // 假设生产随机数
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        while (count == BUFFER_SIZE || !in_use) {
            pthread_cond_wait(&cond, &mutex); // 等待消费者处理完
        }
        buffer[in_use++] = data;
        printf("Produced: %d\n", data);
        count++;
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    return NULL;
}

void* consumer(void* arg) {
    while (1) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        while (count == 0 || in_use == BUFFER_SIZE) {
            pthread_cond_wait(&cond, &mutex); // 等待生产者填充
        }
        in_use--;
        int data = buffer[in_use];
        printf("Consumed: %d\n", data);
        count--;
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t producer_thread, consumer_thread;
    if (pthread_create(&producer_thread, NULL, producer, NULL) != 0 ||
        pthread_create(&consumer_thread, NULL, consumer, NULL) != 0) {
        perror("Error creating threads");
        exit(1);
    }

    pthread_join(producer_thread, NULL);
    pthread_join(consumer_thread, NULL);

    return 0;
}

在这个例子中，`producer`和`consumer`函数分别代表生产者和消费者线程。它们通过互斥锁和条件变量协作，确保任何时候只有一个线程可以访问缓冲区。当生产者试图添加到满的缓冲区时，它会等待；同样，当消费者试图从空的缓冲区读取时，它也会等待。