请实现一个队列,队列的使用方有生产者(往队列里写数据),同时有消费者(从里面取数据);实现生产与消费的接口函数;需要考虑多线程环境,生产与消费可能同时进行的情况,导致数据不安全的问题;作为消费者,它如何能实时的知道队列里有数据而去进行消费?即消息或者事件实现实时通知。请写一段程序满足以上要求

时间: 2023-04-04 09:00:43 浏览: 66
以下是一个基于线程安全的队列实现,包括生产者和消费者的接口函数以及实时通知机制: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> #include <semaphore.h> #define QUEUE_SIZE 10 typedef struct { int *data; int head; int tail; int size; sem_t empty; sem_t full; pthread_mutex_t lock; } Queue; void queue_init(Queue *q) { q->data = (int *)malloc(sizeof(int) * QUEUE_SIZE); q->head = ; q->tail = ; q->size = ; sem_init(&q->empty, , QUEUE_SIZE); sem_init(&q->full, , ); pthread_mutex_init(&q->lock, NULL); } void queue_destroy(Queue *q) { free(q->data); sem_destroy(&q->empty); sem_destroy(&q->full); pthread_mutex_destroy(&q->lock); } void queue_push(Queue *q, int value) { sem_wait(&q->empty); pthread_mutex_lock(&q->lock); q->data[q->tail] = value; q->tail = (q->tail + 1) % QUEUE_SIZE; q->size++; pthread_mutex_unlock(&q->lock); sem_post(&q->full); } int queue_pop(Queue *q) { sem_wait(&q->full); pthread_mutex_lock(&q->lock); int value = q->data[q->head]; q->head = (q->head + 1) % QUEUE_SIZE; q->size--; pthread_mutex_unlock(&q->lock); sem_post(&q->empty); return value; } void *producer(void *arg) { Queue *q = (Queue *)arg; for (int i = ; i < 100; i++) { queue_push(q, i); printf("producer: %d\n", i); } return NULL; } void *consumer(void *arg) { Queue *q = (Queue *)arg; while (1) { int value = queue_pop(q); printf("consumer: %d\n", value); } return NULL; } int main() { Queue q; queue_init(&q); pthread_t producer_thread, consumer_thread; pthread_create(&producer_thread, NULL, producer, &q); pthread_create(&consumer_thread, NULL, consumer, &q); pthread_join(producer_thread, NULL); pthread_join(consumer_thread, NULL); queue_destroy(&q); return ; } ``` 在这个程序中,我们使用了一个循环数组来实现队列,同时使用了信号量和互斥锁来保证线程安全。生产者线程通过调用 `queue_push` 函数往队列里写入数据,消费者线程通过调用 `queue_pop` 函数从队列里取出数据。当队列为空时,消费者线程会被阻塞,直到有数据可供消费;当队列已满时,生产者线程会被阻塞,直到有空间可供写入。 为了实现实时通知机制,我们使用了信号量 `empty` 和 `full`,它们分别表示队列中空闲的空间和已经被占用的空间。当生产者往队列里写入数据时,它会调用 `sem_post(&q->full)` 来通知消费者线程有数据可供消费;当消费者从队列里取出数据时,它会调用 `sem_post(&q->empty)` 来通知生产者线程有空间可供写入。这样,消费者线程就可以实时地知道队列里有数据可供消费,而不需要不断地轮询队列状态。

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