Linux生产者/消费者问题C语言

Linux 生产者-消费者问题（Producer-Consumer Problem）是一个经典的并发编程示例，它涉及到两个线程角色：生产者和消费者，使用队列来管理数据交换。在C语言中，这个问题通常通过互斥锁（mutex）、条件变量（condition variables）或信号量（semaphores）来解决，以确保线程间的同步和避免数据竞争。

以下是基本的C语言实现步骤：

1. 创建一个共享的数据结构（如队列或环形缓冲区），用于存储生产者产生的数据。
2. 使用互斥锁保护数据结构，确保任何时候只有一个线程可以访问它。
3. **生产者**线程负责生成数据，并将数据放入数据结构。当队列满或者没有空闲位置时，生产者会进入等待状态，直到消费者处理了部分数据。
4. **消费者**线程负责从数据结构中取出数据并处理。当队列为空时，消费者会进入等待状态，直到生产者添加了新的数据。
5. 使用条件变量来触发线程从等待状态唤醒，只有满足特定条件（如队列非空或非满）时，线程才会被唤醒。

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

#define BUFFER_SIZE 10
sem_t empty, full;
int buffer[BUFFER_SIZE];
int count = 0;
int in_prod = 0;
int in_cons = 0;

void *producer(void *arg) {
    while (1) {
        sem_wait(&empty); // 当队列满时等待
        buffer[in_prod] = 'P'; // 生产数据
        in_prod = (in_prod + 1) % BUFFER_SIZE;
        count++; // 增加计数
        sem_post(&full); // 队列不满时通知消费者
    }
}

void *consumer(void *arg) {
    while (1) {
        sem_wait(&full); // 当队列空时等待
        printf("Consuming: %c\n", buffer[in_cons]);
        in_cons = (in_cons + 1) % BUFFER_SIZE;
        count--; // 减少计数
        sem_post(&empty); // 队列不空时通知生产者
    }
}

int main() {
    pthread_t producer_thread, consumer_thread;
    sem_init(&empty, 0, BUFFER_SIZE);
    sem_init(&full, 0, 0);
    pthread_create(&producer_thread, NULL, producer, NULL);
    pthread_create(&consumer_thread, NULL, consumer, NULL);
    pthread_join(producer_thread, NULL);
    pthread_join(consumer_thread, NULL);
    sem_destroy(&empty);
    sem_destroy(&full);
    return 0;
}