liunx实现生产者消费者问题

生产者消费者问题是一个经典的同步问题，其基本思想是维护一个缓冲区，生产者往缓冲区中放入数据，消费者从缓冲区中取出数据。如果缓冲区已满，生产者需要等待，直到缓冲区有空闲位置；如果缓冲区已空，消费者需要等待，直到缓冲区有数据可取。

在 Linux 中，可以使用线程和信号量来实现生产者消费者问题。下面是一个简单的实现：

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

#define BUFFER_SIZE 10

int buffer[BUFFER_SIZE];
int count = 0;
int in = 0;
int out = 0;

sem_t empty; // 空闲位置数
sem_t full; // 已占用位置数
pthread_mutex_t mutex; // 互斥锁

void *producer(void *arg)
{
    int item;
    while (1) {
        item = rand() % 100; // 生产一个随机数
        sem_wait(&empty); // 等待空闲位置
        pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁
        buffer[in] = item; // 放入缓冲区
        in = (in + 1) % BUFFER_SIZE;
        count++;
        printf("Producer produced item %d\n", item);
        pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁
        sem_post(&full); // 释放已占用位置
        sleep(1); // 等待一段时间
    }
}

void *consumer(void *arg)
{
    int item;
    while (1) {
        sem_wait(&full); // 等待已占用位置
        pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁
        item = buffer[out]; // 从缓冲区取出数据
        out = (out + 1) % BUFFER_SIZE;
        count--;
        printf("Consumer consumed item %d\n", item);
        pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁
        sem_post(&empty); // 释放空闲位置
        sleep(1); // 等待一段时间
    }
}

int main()
{
    pthread_t tid_producer, tid_consumer;

    // 初始化信号量和互斥锁
    sem_init(&empty, 0, BUFFER_SIZE);
    sem_init(&full, 0, 0);
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);

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

    // 等待线程结束
    pthread_join(tid_producer, NULL);
    pthread_join(tid_consumer, NULL);

    // 销毁信号量和互斥锁
    sem_destroy(&empty);
    sem_destroy(&full);
    pthread_mutex_destroy(&mutex);

    return 0;
}

在这个程序中，生产者和消费者线程分别执行 `producer` 和 `consumer` 函数。生产者每次生成一个随机数并放入缓冲区，消费者每次从缓冲区取出一个数据并输出。整个过程中，使用信号量和互斥锁来保证缓冲区的同步和互斥访问。