#define _GNU_SOURCE #include "sched.h" #include<sys/types.h> #include<sys/syscall.h> #include<unistd.h> #include <pthread.h> #include "stdio.h" #include "stdlib.h" #include "semaphore.h" #include "sys/wait.h" #include "string.h" int producer(void * args); int consumer(void * args); pthread_mutex_t mutex; sem_t product; sem_t warehouse; char buffer[8][4]; int bp=0; int main(int argc,char** argv){ pthread_mutex_init(&mutex,NULL);//初始化 sem_init(&product,0,0); sem_init(&warehouse,0,8); int clone_flag,arg,retval; char *stack; //clone_flag=CLONE_SIGHAND|CLONE_VFORK //clone_flag=CLONE_VM|CLONE_FILES|CLONE_FS|CLONE_SIGHAND; clone_flag=CLONE_VM|CLONE_SIGHAND|CLONE_FS| CLONE_FILES; //printf("clone_flag=%d\n",clone_flag); int i; for(i=0;i<2;i++){ //创建四个线程 arg = i; //printf("arg=%d\n",*(arg)); stack =(char*)malloc(4096); retval=clone(producer,&(stack[4095]),clone_flag,(void*)&arg); //printf("retval=%d\n",retval); stack=(char*)malloc(4096); retval=clone(consumer,&(stack[4095]),clone_flag,(void*)&arg); //printf("retval=%d\n\n",retval); usleep(1); } exit(1); } int producer(void *args){ int id = *((int*)args); int i; for(i=0;i<10;i++){ sleep(i+1); //表现线程速度差别 sem_wait(&warehouse); pthread_mutex_lock(&mutex); if(id==0) strcpy(buffer[bp],"aaa/0"); else strcpy(buffer[bp],"bbb/0"); bp++; printf("producer %d produce %s in %d\n",id,buffer[bp-1],bp-1); pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&product); } printf("producer %d is over!\n",id); exit(id); } int consumer(void *args){ int id = *((int*)args); int i; for(i=0;i<10;i++) { sleep(10-i); //表现线程速度差别 sem_wait(&product); pthread_mutex_lock(&mutex); bp--; printf("consumer %d get %s in %d\n",id,buffer[bp],bp+1); strcpy(buffer[bp],"zzz\0"); pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&warehouse); } printf("consumer %d is over!\n",id); exit(id); }

这是一段 C 语言代码，实现了生产者-消费者问题的多线程解决方案。其中使用了线程库 pthread 和信号量库 semaphone.h，以及互斥锁 pthread_mutex_t。

代码的主函数中，初始化了互斥锁和信号量，然后使用 clone 函数创建了两个生产者线程和两个消费者线程。每个线程执行的函数分别为 producer 和 consumer。

在每个生产者线程的函数中，使用了信号量和互斥锁保证了缓冲区的同步，当缓冲区为空时，生产者线程会等待信号量 product，表示可以生产了；当缓冲区满时，生产者线程会等待信号量 warehouse，表示缓冲区已满，不能继续生产。

在每个消费者线程的函数中，也使用了信号量和互斥锁保证了缓冲区的同步，当缓冲区为空时，消费者线程会等待信号量 warehouse，表示没有可以消费的数据；当缓冲区有数据时，消费者线程会等待信号量 product，表示可以消费了。

在生产者线程中，每次生产一个字符串，然后将其添加到缓冲区中，并输出生产者线程的 ID、生产的字符串和缓冲区的位置。在消费者线程中，每次从缓冲区取出一个字符串，然后输出消费者线程的 ID、取出的字符串和缓冲区的位置。每个线程执行 10 次后退出，在主函数中使用 exit() 结束程序。

相关问题

注释并详细解释以下代码#define _GNU_SOURCE #include "sched.h" #include<sys/types.h> #include<sys/syscall.h> #include<unistd.h> #include <pthread.h> #include "stdio.h" #include "stdlib.h" #include "semaphore.h" #include "sys/wait.h" #include "string.h" int producer(void * args); int consumer(void * args); pthread_mutex_t mutex; sem_t product; sem_t warehouse; char buffer[8][4]; int bp=0; int main(int argc,char** argv){ pthread_mutex_init(&mutex,NULL);//初始化 sem_init(&product,0,0); sem_init(&warehouse,0,8); int clone_flag,arg,retval; char *stack; clone_flag=CLONE_VM|CLONE_SIGHAND|CLONE_FS| CLONE_FILES; //printf("clone_flag=%d\n",clone_flag); int i; for(i=0;i<2;i++){ //创建四个线程 arg = i; //printf("arg=%d\n",*(arg)); stack =(char*)malloc(4096); retval=clone(producer,&(stack[4095]),clone_flag,(void*)&arg); //printf("retval=%d\n",retval); stack=(char*)malloc(4096); retval=clone(consumer,&(stack[4095]),clone_flag,(void*)&arg); //printf("retval=%d\n\n",retval); usleep(1); } exit(1); } int producer(void *args){ int id = *((int*)args); int i; for(i=0;i<10;i++){ sleep(i+1); //表现线程速度差别 sem_wait(&warehouse); pthread_mutex_lock(&mutex); if(id==0) strcpy(buffer[bp],"aaa\0"); else strcpy(buffer[bp],"bbb\0"); bp++; printf("producer %d produce %s in %d\n",id,buffer[bp-1],bp-1); pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&product); } printf("producer %d is over!\n",id); exit(id); } int consumer(void *args){ int id = *((int*)args); int i; for(i=0;i<10;i++) { sleep(10-i); //表现线程速度差别 sem_wait(&product); pthread_mutex_lock(&mutex); bp--; printf("consumer %d get %s in %d\n",id,buffer[bp],bp+1); strcpy(buffer[bp],"zzz\0"); pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&warehouse); } printf("consumer %d is over!\n",id); exit(id); }

这段代码是一个生产者和消费者模型的实现，使用了线程和信号量进行同步。以下是注释和解释：

#define _GNU_SOURCE    // 定义_GNU_SOURCE宏，以启用一些扩展函数和数据结构的定义
#include "sched.h"
#include<sys/types.h>
#include<sys/syscall.h>
#include<unistd.h>
#include <pthread.h>
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "semaphore.h"
#include "sys/wait.h"
#include "string.h"

int producer(void * args);  // 生产者线程函数声明
int consumer(void * args);  // 消费者线程函数声明
pthread_mutex_t mutex;  // 互斥锁变量
sem_t product;  // 产品信号量
sem_t warehouse;  // 仓库信号量
char buffer[8][4];  // 缓冲区
int bp=0;  // 缓冲区指针

int main(int argc,char** argv){
    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);  // 初始化互斥锁
    sem_init(&product,0,0);  // 初始化产品信号量，初始值为0
    sem_init(&warehouse,0,8);  // 初始化仓库信号量，初始值为8
    int clone_flag,arg,retval;
    char *stack;
    clone_flag=CLONE_VM|CLONE_SIGHAND|CLONE_FS|CLONE_FILES;  // 线程创建标志，表示新线程与父线程共享虚拟内存、信号处理程序、文件系统和文件描述符表等

    int i;
    for(i=0;i<2;i++){  // 创建两个生产者和两个消费者线程
        arg = i;
        stack =(char*)malloc(4096);  // 创建线程的栈空间
        retval=clone(producer,&(stack[4095]),clone_flag,(void*)&arg);  // 创建生产者线程
        stack=(char*)malloc(4096);
        retval=clone(consumer,&(stack[4095]),clone_flag,(void*)&arg);  // 创建消费者线程
        usleep(1);  // 睡眠一段时间，等待线程创建完成
    }
    exit(1);  // 退出程序
}

// 生产者线程函数
int producer(void *args){
    int id = *((int*)args);  // 获取线程id
    int i;
    for(i=0;i<10;i++){  // 生产10个产品
        sleep(i+1);  // 表现线程速度差别，每个生产者线程睡眠时间不同
        sem_wait(&warehouse);  // 申请仓库信号量，如果信号量为0则阻塞
        pthread_mutex_lock(&mutex);  // 加锁，防止多个线程同时修改缓冲区指针
        if(id==0)  // 根据线程id选择产品类型
            strcpy(buffer[bp],"aaa\0");
        else
            strcpy(buffer[bp],"bbb\0");
        bp++;  // 更新缓冲区指针
        printf("producer %d produce %s in %d\n",id,buffer[bp-1],bp-1);  // 输出生产信息
        pthread_mutex_unlock(&mutex);  // 解锁
        sem_post(&product);  // 发布产品信号量，增加产品数量
    }
    printf("producer %d is over!\n",id);
    exit(id);  // 退出线程
}

// 消费者线程函数
int consumer(void *args){
    int id = *((int*)args);  // 获取线程id
    int i;
    for(i=0;i<10;i++){  // 消费10个产品
        sleep(10-i);  // 表现线程速度差别，每个消费者线程睡眠时间不同
        sem_wait(&product);  // 申请产品信号量，如果信号量为0则阻塞
        pthread_mutex_lock(&mutex);  // 加锁，防止多个线程同时修改缓冲区指针
        bp--;  // 更新缓冲区指针
        printf("consumer %d get %s in %d\n",id,buffer[bp],bp+1);  // 输出消费信息
        strcpy(buffer[bp],"zzz\0");  // 将缓冲区的产品清空
        pthread_mutex_unlock(&mutex);  // 解锁
        sem_post(&warehouse);  // 发布仓库信号量，增加仓库空间
    }
    printf("consumer %d is over!\n",id);
    exit(id);  // 退出线程
}

分析这段代码给出详解 #define _GNU_SOURCE #include "sched.h" #include<sys/types.h> #include<sys/syscall.h> #include<unistd.h> #include <pthread.h> #include "stdio.h" #include "stdlib.h" #include "semaphore.h" #include "sys/wait.h" #include "string.h" int producer(void * args); int consumer(void * args); pthread_mutex_t mutex; sem_t product; sem_t warehouse; char buffer[8][4]; int bp=0; int main(int argc,char** argv){ pthread_mutex_init(&mutex,NULL);//初始化 sem_init(&product,0,0); sem_init(&warehouse,0,8); int clone_flag,arg,retval; char stack; //clone_flag=CLONE_SIGHAND|CLONE_VFORK //clone_flag=CLONE_VM|CLONE_FILES|CLONE_FS|CLONE_SIGHAND; clone_flag=CLONE_VM|CLONE_SIGHAND|CLONE_FS| CLONE_FILES; //printf("clone_flag=%d\n",clone_flag); int i; for(i=0;i<2;i++){ //创建四个线程 arg = i; //printf("arg=%d\n",(arg)); stack =(char*)malloc(4096); retval=clone(producer,&(stack[4095]),clone_flag,(void*)&arg); //printf("retval=%d\n",retval); stack=(char*)malloc(4096); retval=clone(consumer,&(stack[4095]),clone_flag,(void*)&arg); //printf("retval=%d\n\n",retval); usleep(1); } exit(1); } int producer(void *args){ int id = ((int)args); int i; for(i=0;i<10;i++){ sleep(i+1); //表现线程速度差别 sem_wait(&warehouse); pthread_mutex_lock(&mutex); if(id==0) strcpy(buffer[bp],"aaa/0"); else strcpy(buffer[bp],"bbb/0"); bp++; printf("producer %d produce %s in %d\n",id,buffer[bp-1],bp-1); pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&product); } printf("producer %d is over!\n",id); exit(id); } int consumer(void *args){ int id = ((int)args); int i; for(i=0;i<10;i++) { sleep(10-i); //表现线程速度差别 sem_wait(&product); pthread_mutex_lock(&mutex); bp--; printf("consumer %d get %s in %d\n",id,buffer[bp],bp+1); strcpy(buffer[bp],"zzz\0"); pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&warehouse); } printf("consumer %d is over!\n",id); exit(id); }

这段代码是一个生产者-消费者问题的解决方案，通过多线程实现。主要包括以下内容：

1. 引入了相关的头文件，包括sched.h、sys/types.h、sys/syscall.h、unistd.h、pthread.h、stdio.h、stdlib.h、semaphore.h和sys/wait.h等。

2. 定义了一些全局变量，包括一个互斥锁pthread_mutex_t mutex，两个信号量sem_t product和sem_t warehouse，以及一个二维字符数组buffer和一个变量bp，用于存储生产者生产的数据和消费者消费的数据。

3. 在main函数中初始化互斥锁和信号量，然后使用clone函数创建了两个生产者线程和两个消费者线程。

4. 生产者线程通过调用producer函数实现生产数据，每个线程生产10个数据，速度不同。生产者线程会先等待空闲的仓库，然后获取互斥锁，将生产的数据存入缓冲区中，再释放互斥锁，发送信号量通知消费者线程可以取数据了。

5. 消费者线程通过调用consumer函数实现消费数据，每个线程消费10个数据，速度不同。消费者线程会先等待有可用的数据，然后获取互斥锁，从缓冲区中取出数据，再将缓冲区中的数据清空，最后释放互斥锁，发送信号量通知生产者线程可以继续生产数据了。

6. 程序运行结束后，主线程退出。

需要注意的是，这段代码中使用了clone函数而不是pthread_create函数来创建线程，这是因为clone函数可以创建一个新的进程，而线程也是进程的一种，因此可以使用clone函数来创建线程。另外，这段代码中的互斥锁和信号量的使用，可以有效地避免了生产者和消费者之间的竞争和冲突，保证了线程的安全性和正确性。