生产者消费者问题c实现

时间: 2024-09-15 22:09:39 浏览: 7
生产者消费者问题是计算机科学中经典的同步问题,也是操作系统课程中一个重要的概念。在该问题中,有一组生产者线程和一组消费者线程共享一个缓冲区。生产者线程向缓冲区中放入产品,而消费者线程则从缓冲区中取走产品。为了避免竞态条件(多个线程同时访问同一共享资源)和死锁问题,需要通过某种机制来同步这些线程的操作。下面是一种基于信号量的C语言实现方式。 ``` #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> #include <semaphore.h> #define BUFFER_SIZE 5 #define PRODUCER_NUM 3 #define CONSUMER_NUM 2 int buffer[BUFFER_SIZE]; // 缓冲区 int in = 0; // 缓冲区插入位置 int out = 0; // 缓冲区读取位置 sem_t empty; // 空槽数量 sem_t full; // 满槽数量 pthread_mutex_t mutex; // 互斥锁 void *producer(void *arg) { int id = *(int*) arg; while (1) { int item = rand() % 100; // 生产随机整数 sem_wait(&empty); // 等待空槽 pthread_mutex_lock(&mutex); // 获取互斥锁 buffer[in] = item; // 插入数据 printf("Producer %d produced item %d at position %d.\n", id, item, in); in = (in + 1) % BUFFER_SIZE; // 更新插入位置 pthread_mutex_unlock(&mutex); // 释放互斥锁 sem_post(&full); // 增加满槽数量 sleep(rand() % 3); // 随机休眠一段时间 } } void *consumer(void *arg) { int id = *(int*) arg; while (1) { sem_wait(&full); // 等待满槽 pthread_mutex_lock(&mutex); // 获取互斥锁 int item = buffer[out]; // 取出数据 printf("Consumer %d consumed item %d from position %d.\n", id, item, out); out = (out + 1) % BUFFER_SIZE; // 更新读取位置 pthread_mutex_unlock(&mutex); // 释放互斥锁 sem_post(&empty); // 增加空槽数量 sleep(rand() % 3); // 随机休眠一段时间 } } int main() { pthread_t producer_threads[PRODUCER_NUM]; pthread_t consumer_threads[CONSUMER_NUM]; int producer_ids[PRODUCER_NUM]; int consumer_ids[CONSUMER_NUM]; sem_init(&empty, 0, BUFFER_SIZE); // 初始化空槽数量为缓冲区大小 sem_init(&full, 0, 0); // 初始化满槽数量为0 pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥锁 for (int i = 0; i < PRODUCER_NUM; i++) { producer_ids[i] = i + 1; pthread_create(&producer_threads[i], NULL, producer, &producer_ids[i]); } for (int i = 0; i < CONSUMER_NUM; i++) { consumer_ids[i] = i + 1; pthread_create(&consumer_threads[i], NULL, consumer, &consumer_ids[i]); } for (int i = 0; i < PRODUCER_NUM; i++) { pthread_join(producer_threads[i], NULL); } for (int i = 0; i < CONSUMER_NUM; i++) { pthread_join(consumer_threads[i], NULL); } sem_destroy(&empty); // 销毁信号量 sem_destroy(&full); pthread_mutex_destroy(&mutex); // 销毁互斥锁 return 0; } ```

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