用信号量解决经典同步问题和c语言代码示例

以下是使用信号量解决生产者-消费者问题的C语言代码示例：

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

#define BUFFER_SIZE 10

int buffer[BUFFER_SIZE];  // 缓冲区
int in = 0;  // 生产者放置数据的位置
int out = 0;  // 消费者取走数据的位置

sem_t empty;  // 空闲槽位数量
sem_t full;  // 已经填充的槽位数量
pthread_mutex_t mutex;  // 互斥访问缓冲区

void *producer(void *arg) {
    int item;
    while (1) {
        item = rand() % 100;  // 生产一个数据
        sem_wait(&empty);  // 等待空闲槽位
        pthread_mutex_lock(&mutex);  // 加锁
        buffer[in] = item;  // 放置数据
        in = (in + 1) % BUFFER_SIZE;  // 更新位置
        printf("Producer produced item %d\n", item);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);  // 解锁
        sem_post(&full);  // 发送已经填充的信号
        sleep(rand() % 5);  // 随机等待一段时间
    }
}

void *consumer(void *arg) {
    int item;
    while (1) {
        sem_wait(&full);  // 等待已经填充的槽位
        pthread_mutex_lock(&mutex);  // 加锁
        item = buffer[out];  // 取走数据
        out = (out + 1) % BUFFER_SIZE;  // 更新位置
        printf("Consumer consumed item %d\n", item);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);  // 解锁
        sem_post(&empty);  // 发送空闲槽位的信号
        sleep(rand() % 5);  // 随机等待一段时间
    }
}

int main() {
    pthread_t producer_thread, consumer_thread;
    sem_init(&empty, 0, BUFFER_SIZE);  // 初始化空闲槽位数量
    sem_init(&full, 0, 0);  // 初始化已经填充的槽位数量
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);  // 初始化互斥锁
    pthread_create(&producer_thread, NULL, producer, NULL);  // 创建生产者线程
    pthread_create(&consumer_thread, NULL, consumer, NULL);  // 创建消费者线程
    pthread_join(producer_thread, NULL);  // 等待生产者线程结束
    pthread_join(consumer_thread, NULL);  // 等待消费者线程结束
    sem_destroy(&empty);  // 销毁信号量
    sem_destroy(&full);
    pthread_mutex_destroy(&mutex);  // 销毁互斥锁
    return 0;
}

在代码中，生产者线程和消费者线程分别使用`sem_wait`和`sem_post`等函数等待和发送信号量，实现了对空闲槽位和已经填充的槽位数量的控制。同时，使用互斥锁保证了对缓冲区的互斥访问。