c语言编程使用线程和信号量、PV操作 实现生产者-消费者模型

生产者-消费者模型是一个经典的并发编程问题，可以使用线程和信号量、PV操作来实现。下面是一个基于C语言的生产者-消费者模型的示例代码：

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

#define BUFFER_SIZE 10

int buffer[BUFFER_SIZE];
int buffer_index;

pthread_mutex_t buffer_mutex;
sem_t full_sem, empty_sem;

void insert(int item) {
    buffer[buffer_index++] = item;
}

int remove_item() {
    return buffer[--buffer_index];
}

void *producer(void *param) {
    int item;
    while (1) {
        item = rand() % 100; // 产生随机数
        sem_wait(&empty_sem);
        pthread_mutex_lock(&buffer_mutex);
        insert(item);
        pthread_mutex_unlock(&buffer_mutex);
        sem_post(&full_sem);
        printf("Producer produced %d\n", item);
    }
}

void *consumer(void *param) {
    int item;
    while (1) {
        sem_wait(&full_sem);
        pthread_mutex_lock(&buffer_mutex);
        item = remove_item();
        pthread_mutex_unlock(&buffer_mutex);
        sem_post(&empty_sem);
        printf("Consumer consumed %d\n", item);
    }
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    pthread_t producer_thread, consumer_thread;

    pthread_mutex_init(&buffer_mutex, NULL);
    sem_init(&full_sem, 0, 0);
    sem_init(&empty_sem, 0, BUFFER_SIZE);

    pthread_create(&producer_thread, NULL, producer, NULL);
    pthread_create(&consumer_thread, NULL, consumer, NULL);

    pthread_join(producer_thread, NULL);
    pthread_join(consumer_thread, NULL);

    pthread_mutex_destroy(&buffer_mutex);
    sem_destroy(&empty_sem);
    sem_destroy(&full_sem);

    return 0;
}

在上面的代码中，我们定义了一个大小为10的缓冲区（数组），然后使用一个整数`buffer_index`来表示缓冲区中已有的元素个数。我们还定义了一个互斥锁`buffer_mutex`和两个信号量`full_sem`和`empty_sem`，其中`full_sem`表示缓冲区中已有的元素个数，`empty_sem`表示缓冲区还能容纳的元素个数。

生产者线程在每次生产一个元素后，将它插入到缓冲区中，并发送一个`full_sem`信号量，表示缓冲区中已有的元素个数加1。消费者线程在每次消费一个元素后，将它从缓冲区中移除，并发送一个`empty_sem`信号量，表示缓冲区还能容纳的元素个数加1。

需要注意的是，我们在使用互斥锁和信号量时，要注意它们的加锁和解锁的顺序，否则可能会出现死锁等问题。在上面的代码中，我们先使用`sem_wait`函数来等待信号量，然后再使用`pthread_mutex_lock`函数来加锁互斥锁；同样地，在解锁时，也要先使用`pthread_mutex_unlock`函数来解锁互斥锁，然后再使用`sem_post`函数来发送信号量。