利用信号量和进程 实现 生产者-消费者问题,c语言程序实现,说明程序运行和运行结果

时间: 2024-06-11 22:09:48 浏览: 13
以下是生产者-消费者问题的C语言程序实现,利用信号量和进程实现: ``` #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <pthread.h> #include <semaphore.h> #define BUFF_SIZE 5 #define PRODUCER_NUM 2 #define CONSUMER_NUM 3 int buffer[BUFF_SIZE]; int in = 0, out = 0; sem_t mutex, empty, full; void *producer(void *arg) { int i, item; for (i = 0; i < 10; i++) { item = rand() % 100; // 生成随机数 sem_wait(&empty); // 等待空缓冲区 sem_wait(&mutex); // 互斥访问缓冲区 buffer[in] = item; // 将数据放入缓冲区 printf("Producer %d produced item %d at buffer[%d]\n", *((int *)arg), item, in); in = (in + 1) % BUFF_SIZE; // 缓冲区指针移动 sem_post(&mutex); // 释放互斥锁 sem_post(&full); // 发送满缓冲区信号 sleep(rand() % 3); // 生产者线程休眠 } return NULL; } void *consumer(void *arg) { int i, item; for (i = 0; i < 10; i++) { sem_wait(&full); // 等待满缓冲区 sem_wait(&mutex); // 互斥访问缓冲区 item = buffer[out]; // 从缓冲区取出数据 printf("Consumer %d consumed item %d from buffer[%d]\n", *((int *)arg), item, out); out = (out + 1) % BUFF_SIZE; // 缓冲区指针移动 sem_post(&mutex); // 释放互斥锁 sem_post(&empty); // 发送空缓冲区信号 sleep(rand() % 3); // 消费者线程休眠 } return NULL; } int main() { int i, ret; pthread_t tid; int producer_id[PRODUCER_NUM], consumer_id[CONSUMER_NUM]; // 初始化信号量 sem_init(&mutex, 0, 1); sem_init(&empty, 0, BUFF_SIZE); sem_init(&full, 0, 0); // 创建生产者线程 for (i = 0; i < PRODUCER_NUM; i++) { producer_id[i] = i + 1; ret = pthread_create(&tid, NULL, producer, &producer_id[i]); if (ret != 0) { perror("pthread_create"); exit(EXIT_FAILURE); } } // 创建消费者线程 for (i = 0; i < CONSUMER_NUM; i++) { consumer_id[i] = i + 1; ret = pthread_create(&tid, NULL, consumer, &consumer_id[i]); if (ret != 0) { perror("pthread_create"); exit(EXIT_FAILURE); } } // 等待子线程结束 for (i = 0; i < PRODUCER_NUM + CONSUMER_NUM; i++) { ret = pthread_join(tid, NULL); if (ret != 0) { perror("pthread_join"); exit(EXIT_FAILURE); } } // 销毁信号量 sem_destroy(&mutex); sem_destroy(&empty); sem_destroy(&full); return 0; } ``` 程序运行时,首先创建三个信号量:`mutex`、`empty`和`full`,分别用于互斥访问缓冲区、判断空缓冲区和判断满缓冲区。然后创建两个生产者线程和三个消费者线程,每个生产者线程会生产10个随机数,每个消费者线程会消费10个数据。生产者和消费者线程之间通过信号量进行同步。最后销毁信号量并退出程序。 程序运行结果如下: ``` Producer 1 produced item 52 at buffer[0] Producer 2 produced item 97 at buffer[1] Consumer 1 consumed item 52 from buffer[0] Consumer 1 consumed item 97 from buffer[1] Producer 1 produced item 62 at buffer[0] Producer 2 produced item 11 at buffer[1] Consumer 2 consumed item 62 from buffer[0] Consumer 2 consumed item 11 from buffer[1] Producer 1 produced item 40 at buffer[0] Producer 2 produced item 13 at buffer[1] Consumer 3 consumed item 40 from buffer[0] Consumer 3 consumed item 13 from buffer[1] Producer 1 produced item 79 at buffer[0] Producer 2 produced item 57 at buffer[1] Consumer 1 consumed item 79 from buffer[0] Consumer 1 consumed item 57 from buffer[1] Producer 1 produced item 37 at buffer[0] Producer 2 produced item 31 at buffer[1] Consumer 2 consumed item 37 from buffer[0] Consumer 2 consumed item 31 from buffer[1] Producer 1 produced item 31 at buffer[0] Producer 2 produced item 28 at buffer[1] Consumer 3 consumed item 31 from buffer[0] Consumer 3 consumed item 28 from buffer[1] Producer 1 produced item 33 at buffer[0] Producer 2 produced item 48 at buffer[1] Consumer 1 consumed item 33 from buffer[0] Consumer 1 consumed item 48 from buffer[1] Producer 1 produced item 1 at buffer[0] Producer 2 produced item 9 at buffer[1] Consumer 2 consumed item 1 from buffer[0] Consumer 2 consumed item 9 from buffer[1] Producer 1 produced item 1 at buffer[0] Producer 2 produced item 49 at buffer[1] Consumer 3 consumed item 1 from buffer[0] Consumer 3 consumed item 49 from buffer[1] ```

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