进程同步实验生产者消费者问题

生产者消费者问题是一个经典的进程同步问题，它描述了多个进程之间共享一个有限缓冲区时的同步问题。

在该问题中，有两种类型的进程：生产者和消费者。生产者进程负责向缓冲区中添加数据，而消费者进程则负责从缓冲区中消耗数据。缓冲区有一个固定的大小，可以保存一定数量的数据项。当缓冲区已满时，生产者需要等待消费者从缓冲区中取出一些数据。当缓冲区为空时，消费者需要等待生产者将一些数据放入缓冲区中。

为了解决生产者和消费者之间的同步问题，可以使用一些同步原语，例如信号量、互斥锁等。以下是一个使用互斥锁和条件变量的生产者消费者问题的示例代码：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <queue>

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
std::queue<int> buffer;
const int buffer_size = 10;

void producer(int id) {
    for (int i = 0; i < 20; ++i) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
        while (buffer.size() >= buffer_size) {
            cv.wait(lock);
        }
        buffer.push(i);
        std::cout << "Producer " << id << " produced " << i << std::endl;
        cv.notify_all();
    }
}

void consumer(int id) {
    for (int i = 0; i < 20; ++i) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
        while (buffer.empty()) {
            cv.wait(lock);
        }
        int item = buffer.front();
        buffer.pop();
        std::cout << "Consumer " << id << " consumed " << item << std::endl;
        cv.notify_all();
    }
}

int main() {
    std::thread p1(producer, 1);
    std::thread p2(producer, 2);
    std::thread c1(consumer, 1);
    std::thread c2(consumer, 2);

    p1.join();
    p2.join();
    c1.join();
    c2.join();

    return 0;
}

在该示例中，生产者和消费者进程使用了互斥锁来保护共享缓冲区，条件变量用于同步生产者和消费者进程的操作。生产者进程在缓冲区已满时等待，消费者进程在缓冲区为空时等待，当生产者向缓冲区中添加数据或消费者从缓冲区中取出数据时，通知其他进程进行操作。