用C语言编程不使用linux系统的库实现生产者-消费者进程的同步与互斥,题目要求: 1、至少支持两个生产者和两个消费者; 2、每次只能有一个生产者或消费者进入仓库; 3、仓库满时生产者不能进入仓库,仓库空时消费者不能进入仓库。
时间: 2024-02-04 16:01:48 浏览: 86
生产者与消费者 进程的同步与互斥模拟
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好的,这是一个比较典型的多线程同步问题,可以使用信号量(Semaphore)来实现生产者-消费者问题的同步与互斥。在 C 语言中,可以使用 POSIX 标准中的信号量库来实现。
下面是具体的实现步骤:
1. 定义仓库的数据结构,包括仓库的最大容量,当前存储的物品数量等信息。
2. 定义生产者和消费者的线程函数,其中生产者负责往仓库中放入物品,消费者负责从仓库中取出物品。
3. 在主函数中创建两个生产者和两个消费者线程,并初始化仓库的数据结构和信号量。
4. 在生产者和消费者线程函数中,使用信号量来实现同步与互斥。具体来说,当仓库满时,生产者线程需要等待消费者线程取出物品后才能往仓库中放入物品;当仓库空时,消费者线程需要等待生产者线程放入物品后才能从仓库中取出物品。
下面是示例代码,其中使用了 POSIX 标准中的信号量库:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#define MAX_ITEMS 10 // 仓库的最大容量
int items = 0; // 当前仓库中存储的物品数量
sem_t mutex, empty, full; // 三个信号量:mutex 用于互斥访问仓库,empty 表示仓库中空余的空间,full 表示仓库中已存储的物品数量
// 生产者线程函数
void *producer(void *arg) {
while (1) {
// 等待 empty 信号量,表示仓库中还有空余的空间可以放入物品
sem_wait(&empty);
// 互斥访问仓库
sem_wait(&mutex);
// 在仓库中放入物品
items++;
printf("Producing item, total items: %d\n", items);
// 释放 mutex 信号量,允许其他线程访问仓库
sem_post(&mutex);
// 发送 full 信号量,表示有物品可以被消费
sem_post(&full);
}
return NULL;
}
// 消费者线程函数
void *consumer(void *arg) {
while (1) {
// 等待 full 信号量,表示仓库中有物品可以被消费
sem_wait(&full);
// 互斥访问仓库
sem_wait(&mutex);
// 从仓库中取出物品
items--;
printf("Consuming item, total items: %d\n", items);
// 释放 mutex 信号量,允许其他线程访问仓库
sem_post(&mutex);
// 发送 empty 信号量,表示仓库中有空余的空间可以放入物品
sem_post(&empty);
}
return NULL;
}
int main() {
// 初始化信号量
sem_init(&mutex, 0, 1);
sem_init(&empty, 0, MAX_ITEMS);
sem_init(&full, 0, 0);
// 创建两个生产者和两个消费者线程
pthread_t p1, p2, c1, c2;
pthread_create(&p1, NULL, producer, NULL);
pthread_create(&p2, NULL, producer, NULL);
pthread_create(&c1, NULL, consumer, NULL);
pthread_create(&c2, NULL, consumer, NULL);
// 等待线程结束
pthread_join(p1, NULL);
pthread_join(p2, NULL);
pthread_join(c1, NULL);
pthread_join(c2, NULL);
// 销毁信号量
sem_destroy(&mutex);
sem_destroy(&empty);
sem_destroy(&full);
return 0;
}
```
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