用记录型信号量实现生产者消费者问题

生产者消费者问题可以借助信号量来解决。使用记录型信号量时，需要记录当前缓冲区中可用物品的数量和已有物品的数量。具体实现如下：

定义一个记录型信号量，其中两个计数器分别用来记录可用缓冲区数量和已有物品数量。

typedef struct {
    int value;
    pthread_mutex_t mutex;
    pthread_cond_t cond;
} sem_t;

void sem_init(sem_t* sem, int value) {
    sem->value = value;
    pthread_mutex_init(&sem->mutex, NULL);
    pthread_cond_init(&sem->cond, NULL);
}

void sem_wait(sem_t* sem) {
    pthread_mutex_lock(&sem->mutex);
    while (sem->value <= 0) {
        pthread_cond_wait(&sem->cond, &sem->mutex);
    }
    sem->value -= 1;
    pthread_mutex_unlock(&sem->mutex);
}

void sem_post(sem_t* sem) {
    pthread_mutex_lock(&sem->mutex);
    sem->value += 1;
    pthread_cond_signal(&sem->cond);
    pthread_mutex_unlock(&sem->mutex);
}

int buffer_size = 10;
int in = 0;
int out = 0;
int buffer[10];
sem_t empty_buffer, full_buffer;

void producer() {
    int item = produce_item();
    sem_wait(&empty_buffer);
    buffer[in] = item;
    in = (in + 1) % buffer_size;
    sem_post(&full_buffer);
}

void consumer() {
    sem_wait(&full_buffer);
    int item = buffer[out];
    out = (out + 1) % buffer_size;
    sem_post(&empty_buffer);
    consume_item(item);
}

int main() {
    sem_init(&empty_buffer, buffer_size);
    sem_init(&full_buffer, 0);
    // create producer and consumer threads
    return 0;
}

在上面的代码中，`sem_t` 是一个记录型信号量结构体，其中 `value` 记录当前可用缓冲区或已有物品的数量，`mutex` 用于加锁互斥，`cond` 用于阻塞/唤醒等待线程。在 `sem_init` 中进行初始化，其中 `value` 指定初始可用数量。`sem_wait` 等待可用物品数量不为0，然后减少一个可用物品数量。`sem_post` 增加一个可用物品数量并唤醒等待线程。

在生产者函数 `producer` 中，先生产一个物品，然后等待可用缓冲区不为满，将物品加入缓冲区，并增加已有物品计数。在消费者函数 `consumer` 中，等待已有物品数量不为0，从缓冲区取出一个物品，并减少已有物品计数，释放一个可用缓冲区。