使用多线程/进程和System V信号量解决生产者消费者问题:有一个长度为N的缓冲池(共享内存)被生产者和消费者共同使用。只要缓冲池未满,生产者就可以将消息送入缓冲池;只要缓冲池不空,消费者便可从缓冲池中取走一个消息。生产者向缓冲池放入消息的同时,消费者不能操作缓冲池,反之亦然。(提示:两个C文件,consumer.c,producer.c),实验任务结果测试图文末给出。

时间: 2024-02-12 12:07:41 浏览: 40
好的,这是一个经典的生产者消费者问题,可以使用多线程/进程和System V信号量来解决。 首先,我们需要定义缓冲池的结构体,其中包含一个指向消息的指针数组,以及两个指向当前可用消息和可用缓冲区的指针: ```c #define N 10 // 缓冲池大小 struct buffer { int in; // 当前可用缓冲区 int out; // 当前可用消息 char *msgs[N]; // 消息指针数组 }; ``` 接下来,我们需要定义两个函数,分别代表生产者和消费者的行为。这里我们只需要模拟他们向缓冲池中放入和取出消息即可: ```c void producer(struct buffer *buf, char *msg) { // 等待缓冲池未满 // P操作 // ... // 放入消息 buf->msgs[buf->in] = msg; buf->in = (buf->in + 1) % N; // 通知缓冲池非空 // V操作 // ... } char *consumer(struct buffer *buf) { char *msg; // 等待缓冲池非空 // P操作 // ... // 取出消息 msg = buf->msgs[buf->out]; buf->out = (buf->out + 1) % N; // 通知缓冲池未满 // V操作 // ... return msg; } ``` 最后,我们需要在main函数中创建生产者和消费者线程/进程,并使用System V信号量来保证它们的互斥访问: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/sem.h> #include <pthread.h> #define KEY 1234 union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; }; int semid; void P(int semid, int index) { struct sembuf sem; sem.sem_num = index; sem.sem_op = -1; sem.sem_flg = 0; semop(semid, &sem, 1); } void V(int semid, int index) { struct sembuf sem; sem.sem_num = index; sem.sem_op = 1; sem.sem_flg = 0; semop(semid, &sem, 1); } void *producer_thread(void *arg) { struct buffer *buf = (struct buffer *)arg; // 生产消息 char *msg = "Hello, world!"; while (1) { // 等待缓冲池未满 P(semid, 0); // 放入消息 producer(buf, msg); printf("Producer: %s\n", msg); // 通知缓冲池非空 V(semid, 1); } return NULL; } void *consumer_thread(void *arg) { struct buffer *buf = (struct buffer *)arg; char *msg; while (1) { // 等待缓冲池非空 P(semid, 1); // 取出消息 msg = consumer(buf); printf("Consumer: %s\n", msg); // 通知缓冲池未满 V(semid, 0); } return NULL; } int main() { // 创建共享内存 int shmid = shmget(IPC_PRIVATE, sizeof(struct buffer), IPC_CREAT | 0666); if (shmid < 0) { perror("shmget"); exit(1); } // 连接共享内存 struct buffer *buf = shmat(shmid, NULL, 0); if (buf == (void *)-1) { perror("shmat"); exit(1); } // 初始化缓冲池 buf->in = 0; buf->out = 0; // 创建System V信号量 semid = semget(KEY, 2, IPC_CREAT | 0666); if (semid < 0) { perror("semget"); exit(1); } // 初始化信号量 union semun arg; arg.val = N; semctl(semid, 0, SETVAL, arg); semctl(semid, 1, SETVAL, arg); // 创建生产者和消费者线程 pthread_t producer_tid, consumer_tid; pthread_create(&producer_tid, NULL, producer_thread, buf); pthread_create(&consumer_tid, NULL, consumer_thread, buf); // 等待线程结束 pthread_join(producer_tid, NULL); pthread_join(consumer_tid, NULL); // 删除信号量 semctl(semid, 0, IPC_RMID, arg); // 断开共享内存连接 shmdt(buf); // 删除共享内存 shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); return 0; } ``` 以上就是使用多线程/进程和System V信号量解决生产者消费者问题的完整代码。注意,这里使用了pthread库创建线程,如果使用进程则需要使用fork函数创建进程。同时,也需要注意System V信号量的使用,P操作和V操作分别对应着信号量值的减少和增加。

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