编写程序,使用Linux操作系统中的信号量机制模拟实现生产者-消费者问题。设有一个生产者和一个消费者,缓冲区可以存放产品,生产者不断生成产品放入缓冲区,消费者不断从缓冲区中取出产品,消费产品。

时间: 2023-06-18 21:07:07 浏览: 111
以下是一个使用信号量机制模拟生产者-消费者问题的简单示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <pthread.h> #include <semaphore.h> #define BUFFER_SIZE 10 int buffer[BUFFER_SIZE]; int in = 0; int out = 0; sem_t empty; sem_t full; sem_t mutex; void *producer(void *arg) { int item; while (1) { item = rand() % 100; // 随机生成一个产品 sem_wait(&empty); // 等待缓冲区非满 sem_wait(&mutex); // 互斥访问缓冲区 buffer[in] = item; // 将产品放入缓冲区 printf("Producer produced item %d at position %d\n", item, in); in = (in + 1) % BUFFER_SIZE; // 更新缓冲区指针 sem_post(&mutex); // 释放缓冲区 sem_post(&full); // 通知缓冲区非空 sleep(rand() % 3); // 生产者休息一段时间 } } void *consumer(void *arg) { int item; while (1) { sem_wait(&full); // 等待缓冲区非空 sem_wait(&mutex); // 互斥访问缓冲区 item = buffer[out]; // 从缓冲区取出产品 printf("Consumer consumed item %d at position %d\n", item, out); out = (out + 1) % BUFFER_SIZE; // 更新缓冲区指针 sem_post(&mutex); // 释放缓冲区 sem_post(&empty); // 通知缓冲区非满 sleep(rand() % 3); // 消费者休息一段时间 } } int main() { pthread_t p, c; sem_init(&empty, 0, BUFFER_SIZE); sem_init(&full, 0, 0); sem_init(&mutex, 0, 1); pthread_create(&p, NULL, producer, NULL); pthread_create(&c, NULL, consumer, NULL); pthread_join(p, NULL); pthread_join(c, NULL); sem_destroy(&empty); sem_destroy(&full); sem_destroy(&mutex); return 0; } ``` 该程序先定义了一个缓冲区和两个指针 `in` 和 `out`,表示下一个可用位置和下一个待消费位置。 生产者线程不断生成产品并放入缓冲区中,如果缓冲区已满则等待,如果缓冲区非满则将产品放入缓冲区中,并更新指针。消费者线程不断从缓冲区中取出产品并消费,如果缓冲区为空则等待,如果缓冲区非空则从缓冲区中取出产品并更新指针。 为了实现互斥访问缓冲区,使用了一个互斥信号量 `mutex`。为了实现等待缓冲区非满和非空,分别使用了两个信号量 `empty` 和 `full`。其中,`empty` 的初始值为缓冲区的大小,表示缓冲区最开始是空的,`full` 的初始值为 0,表示缓冲区最开始是空的。 程序中的 `rand()` 函数用于随机生成产品和休息时间,以模拟生产者和消费者的行为。 在程序运行结束后,使用 `sem_destroy()` 函数释放信号量资源。
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