用基础的c语言写生产者消费者问题

生产者消费者问题是多线程编程中一个经典的同步问题，下面是用基础的C语言实现的生产者消费者问题的代码：

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

#define N 10  // 缓冲区大小
#define M 10  // 生产者、消费者数量

int buffer[N];  // 缓冲区
int in = 0, out = 0;  // 缓冲区的读写指针

sem_t mutex, empty, full;  // 三个信号量，分别表示互斥、空、满

void *producer(void *arg)  // 生产者线程函数
{
    int id = *(int*)arg;

    while (1) {
        int item = rand() % 1000;  // 生成一个产品

        sem_wait(&empty);  // 等待空缓冲区
        sem_wait(&mutex);  // 互斥地访问缓冲区

        buffer[in] = item;
        in = (in + 1) % N;

        printf("producer %d produced item %d\n", id, item);

        sem_post(&mutex);  // 访问结束，释放缓冲区
        sem_post(&full);  // 发出产品，通知消费者
    }

    return NULL;
}

void *consumer(void *arg)  // 消费者线程函数
{
    int id = *(int*)arg;

    while (1) {
        int item;

        sem_wait(&full);  // 等待满缓冲区
        sem_wait(&mutex);  // 互斥地访问缓冲区

        item = buffer[out];
        out = (out + 1) % N;

        printf("consumer %d consumed item %d\n", id, item);

        sem_post(&mutex);  // 访问结束，释放缓冲区
        sem_post(&empty);  // 消费产品，通知生产者
    }

    return NULL;
}

int main()
{
    srand(1234);

    sem_init(&mutex, 0, 1);
    sem_init(&empty, 0, N);
    sem_init(&full, 0, 0);

    pthread_t threads[M];
    int ids[M];

    for (int i = 0; i < M; i++) {
        ids[i] = i;
        if (i % 2 == 0) {
            pthread_create(&threads[i], NULL, producer, &ids[i]);
        } else {
            pthread_create(&threads[i], NULL, consumer, &ids[i]);
        }
    }

    for (int i = 0; i < M; i++) {
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }

    return 0;
}

该程序使用三个信号量（互斥、空、满）来同步多个生产者、消费者线程对一个固定大小的缓冲区进行操作。在程序执行时，若有生产者线程发现缓冲区未满，则向缓冲区中添加一个随机的产品，否则等待缓冲区变为空闲状态。当有消费者线程发现缓冲区非空，则从缓冲区中取出一个产品进行消费，否则等待缓冲区变为非空状态。生产者和消费者线程之间通过信号量的 wait 和 post 操作进行同步。