c语言生产者消费者问题

C语言生产者消费者问题是一个经典的多线程同步问题，其场景模拟了生产者和消费者在共享有限缓冲区时的操作。具体来说，生产者向缓冲区生产产品，消费者从缓冲区消费产品，两者需要协调合作，保证生产和消费的平衡，避免缓冲区溢出或者消费者阻塞等问题。

解决该问题的方法有很多种，其中最常用的是使用互斥锁和条件变量。生产者和消费者共享一个互斥锁，用于保证缓冲区的互斥访问。同时，使用两个条件变量，分别表示缓冲区非空和非满。当缓冲区非空时，消费者可以从缓冲区中取出产品；当缓冲区非满时，生产者可以将产品放入缓冲区中。通过这种方式，生产者和消费者可以协调合作，避免了缓冲区溢出或者消费者阻塞等问题。

以下是一个简单的C语言生产者消费者问题的实现代码：

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

#define BUFFER_SIZE 10

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

pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t not_full;
pthread_cond_t not_empty;

void *producer(void *arg)
{
    int item;
    while (1) {
        item = rand() % 1000;
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        while (count == BUFFER_SIZE) {
            pthread_cond_wait(&not_full, &mutex);
        }
        buffer[in] = item;
        in = (in + 1) % BUFFER_SIZE;
        count++;
        printf("Producer produces %d, count = %d\n", item, count);
        pthread_cond_signal(&not_empty);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sleep(rand() % 3);
    }
}

void *consumer(void *arg)
{
    int item;
    while (1) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        while (count == 0) {
            pthread_cond_wait(&not_empty, &mutex);
        }
        item = buffer[out];
        out = (out + 1) % BUFFER_SIZE;
        count--;
        printf("Consumer consumes %d, count = %d\n", item, count);
        pthread_cond_signal(&not_full);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sleep(rand() % 3);
    }
}

int main()
{
    pthread_t tid1, tid2;

    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    pthread_cond_init(&not_full, NULL);
    pthread_cond_init(&not_empty, NULL);

    pthread_create(&tid1, NULL, producer, NULL);
    pthread_create(&tid2, NULL, consumer, NULL);

    pthread_join(tid1, NULL);
    pthread_join(tid2, NULL);

    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    pthread_cond_destroy(&not_full);
    pthread_cond_destroy(&not_empty);

    return 0;
}

在该代码中，我们使用了互斥锁和条件变量来协调生产者和消费者的操作。其中，互斥锁用于保证缓冲区的互斥访问，条件变量`not_full`表示缓冲区非满，条件变量`not_empty`表示缓冲区非空。在生产者和消费者的操作中，分别使用`pthread_cond_wait`和`pthread_cond_signal`来等待和唤醒条件变量，从而协调生产者和消费者的操作。