C语言编程实现生产者消费者问题

生产者消费者问题是经典的并发控制问题，在C语言中通常通过互斥量（mutex）、信号量（semaphore）和条件变量（condition variable）等同步机制来解决。这个问题涉及两个角色：生产者和消费者，他们共享一个缓冲区。

1. **生产者**：生产者负责生成数据并放入缓冲区。它需要获取到生产权限（通常是加锁操作），然后产生数据并增加缓冲区的计数，最后释放锁。

void producer(int *buffer, int size, sem_t *full, sem_t *mutex) {
    while (true) {
        // 获取缓冲区满的信号
        sem_wait(full);
        // 加锁
        sem_wait(mutex);
        // 生产数据
        buffer[buffer_index] = generate_data();
        buffer_index++;
        if (buffer_index == size) { // 缓冲区满
            buffer_index = 0; // 循环回第一位置
        }
        // 通知消费者缓冲区有空了
        sem_post(mutex); // 释放锁
    }
}

2. **消费者**：消费者从缓冲区取出数据并消费。它首先获取缓冲区空的信号，然后尝试获取锁。如果成功，检查缓冲区是否为空，若非空则取出数据并减少计数，最后释放锁。

void consumer(int *buffer, int size, sem_t *empty, sem_t *mutex) {
    while (true) {
        // 获取缓冲区空的信号
        sem_wait(empty);
        // 加锁
        sem_wait(mutex);
        if (buffer_index != 0) { // 存储有数据
            consume_data(buffer[buffer_index]);
            buffer_index--;
        } else { // 缓冲区为空
            sem_post(empty); // 通知生产者可以填入
        }
        // 释放锁
        sem_post(mutex);
    }
}