设计进程同步算法,使用P/V(wait/signal)操作模拟解决进程中经典同步问题。假设有一个生产者和一个消费者,缓冲区可以存放产品,生产者不断生产产品并存入缓冲区,消费者不断从缓冲区中取出产品并消费,设计代码并运行实现结果。

时间: 2024-03-20 18:39:20 浏览: 25
以下是一个简单的生产者-消费者问题的解决方案: ``` #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> #include <semaphore.h> #define BUFFER_SIZE 5 #define PRODUCER_NUM 2 #define CONSUMER_NUM 2 #define ITEM_COUNT 10 int buffer[BUFFER_SIZE]; int in = 0; int out = 0; pthread_mutex_t mutex; sem_t full; sem_t empty; void *producer(void *arg) { int i, item; int id = *(int *) arg; for (i = 0; i < ITEM_COUNT; i++) { item = rand() % 100; // 生产一个随机数 sem_wait(&empty); // 等待空缓冲区 pthread_mutex_lock(&mutex); // 互斥访问缓冲区 buffer[in] = item; // 存入缓冲区 printf("Producer %d produced item %d at buffer[%d]\n", id, item, in); in = (in + 1) % BUFFER_SIZE; // 更新指针 pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁缓冲区 sem_post(&full); // 发送满缓冲区信号 } } void *consumer(void *arg) { int i, item; int id = *(int *) arg; for (i = 0; i < ITEM_COUNT; i++) { sem_wait(&full); // 等待满缓冲区 pthread_mutex_lock(&mutex); // 互斥访问缓冲区 item = buffer[out]; // 取出缓冲区的一个元素 printf("Consumer %d consumed item %d from buffer[%d]\n", id, item, out); out = (out + 1) % BUFFER_SIZE; // 更新指针 pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁缓冲区 sem_post(&empty); // 发送空缓冲区信号 } } int main() { pthread_t producers[PRODUCER_NUM], consumers[CONSUMER_NUM]; int i, id[PRODUCER_NUM + CONSUMER_NUM]; pthread_mutex_init(&mutex, NULL); sem_init(&full, 0, 0); sem_init(&empty, 0, BUFFER_SIZE); for (i = 0; i < PRODUCER_NUM; i++) { id[i] = i; pthread_create(&producers[i], NULL, producer, &id[i]); } for (i = 0; i < CONSUMER_NUM; i++) { id[PRODUCER_NUM + i] = i; pthread_create(&consumers[i], NULL, consumer, &id[PRODUCER_NUM + i]); } for (i = 0; i < PRODUCER_NUM; i++) { pthread_join(producers[i], NULL); } for (i = 0; i < CONSUMER_NUM; i++) { pthread_join(consumers[i], NULL); } pthread_mutex_destroy(&mutex); sem_destroy(&full); sem_destroy(&empty); return 0; } ``` 上述代码中,我们使用了互斥锁和信号量来实现进程同步。生产者进程通过`sem_wait(&empty)`等待空缓冲区,当缓冲区满时,通过`sem_post(&full)`发送满缓冲区信号,唤醒消费者进程。消费者进程则通过`sem_wait(&full)`等待满缓冲区,当缓冲区为空时,通过`sem_post(&empty)`发送空缓冲区信号,唤醒生产者进程。同时,为了保证对缓冲区的互斥访问,我们使用了互斥锁`pthread_mutex_t mutex`来保护缓冲区的访问。 在以上代码的运行结果中,我们可以看到生产者和消费者进程交替执行,生产者不断生产随机数并存入缓冲区,消费者不断从缓冲区中取出随机数并消费,直到生产者和消费者均完成了指定数量的操作。
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