Linux生产者消费者问题代码

下面是一个简单的 Linux 生产者消费者问题的代码实现：

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

#define BUFFER_SIZE 10

int buffer[BUFFER_SIZE];
int in = 0;
int out = 0;

sem_t mutex, empty, full;

void *producer(void *arg) {
    int i;
    for (i = 0; i < 20; i++) {
        sem_wait(&empty);
        sem_wait(&mutex);
        buffer[in] = i;
        printf("Producer produced item %d at index %d\n", i, in);
        in = (in + 1) % BUFFER_SIZE;
        sem_post(&mutex);
        sem_post(&full);
        sleep(1);
    }
    pthread_exit(NULL);
}

void *consumer(void *arg) {
    int i;
    for (i = 0; i < 20; i++) {
        sem_wait(&full);
        sem_wait(&mutex);
        int item = buffer[out];
        printf("Consumer consumed item %d from index %d\n", item, out);
        out = (out + 1) % BUFFER_SIZE;
        sem_post(&mutex);
        sem_post(&empty);
        sleep(1);
    }
    pthread_exit(NULL);
}

int main() {
    pthread_t producer_thread, consumer_thread;

    // Initialize semaphores
    sem_init(&mutex, 0, 1);
    sem_init(&empty, 0, BUFFER_SIZE);
    sem_init(&full, 0, 0);

    // Create threads
    pthread_create(&producer_thread, NULL, producer, NULL);
    pthread_create(&consumer_thread, NULL, consumer, NULL);

    // Wait for threads to finish
    pthread_join(producer_thread, NULL);
    pthread_join(consumer_thread, NULL);

    // Clean up semaphores
    sem_destroy(&mutex);
    sem_destroy(&empty);
    sem_destroy(&full);

    return 0;
}

在这个代码中，我们使用了三个信号量：`mutex`、`empty` 和 `full`。`mutex` 用于保护共享缓冲区，`empty` 用于表示缓冲区中空余的槽位，`full` 用于表示缓冲区中已经存放的数据项数。

生产者线程首先等待 `empty` 信号量，表示缓冲区中有空余的槽位。然后获得 `mutex` 信号量，将一个新的数据项添加到缓冲区中，并更新 `in` 索引。最后释放 `mutex` 和 `full` 信号量，表示缓冲区中已经存放了一个新的数据项。

消费者线程首先等待 `full` 信号量，表示缓冲区中已经存放了数据项。然后获得 `mutex` 信号量，从缓冲区中取出一个数据项，并更新 `out` 索引。最后释放 `mutex` 和 `empty` 信号量，表示缓冲区中有一个空余的槽位。

注意到我们在生产者和消费者线程中都使用了 `sleep(1)` 函数，这是为了使得程序的输出更加清晰，以便理解。在实际的生产环境中，这些线程需要按照一定的速率进行操作，并且需要使用更加高效的同步方法来保证正确性和性能。