条件变量 + 队列 实现生产消费者模型 C语言代码

在C语言中，可以使用条件变量配合队列（如`pthread_cond_t`和`pthread_mutex_t`等互斥量）来实现生产者消费者模型，这是一种常见的并发控制机制。下面是一个简单的示例：

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

#define MAX_QUEUE_SIZE 10
#define PRODUCER_THREADS 2
#define CONSUMER_THREADS 2

typedef struct {
    int queue[MAX_QUEUE_SIZE];
    int front, rear;
    pthread_cond_t cond;
    pthread_mutex_t mutex;
} Queue;

void* producer(void* arg) {
    Queue* q = (Queue*)arg;
    while (1) {
        // 生产数据并判断队列是否满
        int data = rand() % MAX_QUEUE_SIZE;
        pthread_mutex_lock(&q->mutex);
        if (q->rear == q->front) { // 如果队列已满
            printf("Producer blocked due to full queue.\n");
            pthread_cond_wait(&q->cond, &q->mutex); // 等待唤醒
        } else {
            q->queue[q->rear] = data; // 入队
            q->rear = (q->rear + 1) % MAX_QUEUE_SIZE;
            printf("Produced %d, queue size: %d\n", data, q->rear - q->front);
            pthread_cond_signal(&q->cond); // 唤醒消费者
        }
        pthread_mutex_unlock(&q->mutex);
    }
}

void* consumer(void* arg) {
    Queue* q = (Queue*)arg;
    while (1) {
        pthread_mutex_lock(&q->mutex);
        if (q->front == q->rear) { // 如果队列为空
            printf("Consumer blocked due to empty queue.\n");
            pthread_cond_wait(&q->cond, &q->mutex); // 等待唤醒
        } else {
            int data = q->queue[q->front]; // 出队
            q->front = (q->front + 1) % MAX_QUEUE_SIZE;
            printf("Consumed %d, queue size: %d\n", data, q->rear - q->front);
            pthread_cond_signal(&q->cond); // 唤醒其他消费者或生产者
        }
        pthread_mutex_unlock(&q->mutex);
    }
}

int main() {
    Queue q;
    for (int i = 0; i < 2; ++i) {
        pthread_t producer_thread, consumer_thread;
        pthread_create(&producer_thread, NULL, producer, &q);
        pthread_create(&consumer_thread, NULL, consumer, &q);
    }

    // 等待所有线程结束
    for (int i = 0; i < 2; ++i) {
        pthread_join(producer_thread, NULL);
        pthread_join(consumer_thread, NULL);
    }

    return 0;
}

在这个例子中，生产者和消费者线程通过条件变量`cond`和锁`mutex`协调操作，生产者入队和消费者出队，当队列满或空时，使用`pthread_cond_wait`让当前线程进入等待状态，直到有其他线程唤醒它。