模拟生产者消费者实现进程同步与互斥的代码

以下是一个基于信号量实现的生产者消费者问题的代码示例：

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

#define N 5 // 缓冲区大小

int buffer[N]; // 缓冲区
sem_t empty, full; // 信号量

void *producer(void *arg) {
    int item = 0;
    while (1) {
        sem_wait(&empty); // P(empty)
        buffer[item] = item + 1; // 生产物品
        printf("Producer produces item %d\n", item+1);
        item = (item + 1) % N;
        sem_post(&full); // V(full)
    }
    pthread_exit(NULL);
}

void *consumer(void *arg) {
    int item = 0;
    while (1) {
        sem_wait(&full); // P(full)
        item = buffer[item]; // 消费物品
        printf("Consumer consumes item %d\n", item);
        item = (item + 1) % N;
        sem_post(&empty); // V(empty)
    }
    pthread_exit(NULL);
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    pthread_t producer_t, consumer_t;

    sem_init(&empty, 0, N); // 初始化信号量empty
    sem_init(&full, 0, 0); // 初始化信号量full

    pthread_create(&producer_t, NULL, producer, NULL);
    pthread_create(&consumer_t, NULL, consumer, NULL);

    pthread_join(producer_t, NULL);
    pthread_join(consumer_t, NULL);

    sem_destroy(&empty); // 删除信号量empty
    sem_destroy(&full); // 删除信号量full

    return 0;
}

其中，信号量empty的初始值为缓冲区大小，信号量full的初始值为0。sem_wait和sem_post函数分别对信号量进行P和V操作。在生产者和消费者线程中，先对空缓冲区进行P操作，再进行生产/消费操作，最后对满缓冲区进行V操作。这样就实现了生产者消费者进程的同步与互斥。