用c++模拟“读者-写者”问题，用信号量的思想实现

读者写者问题是一个经典的并发控制问题，它涉及到多个进程（或线程）对共享资源的访问。下面是一个使用信号量实现的C++代码示例。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <chrono>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <queue>
#include <semaphore.h>

using namespace std;

const int READER_NUM = 5;
const int WRITER_NUM = 2;

sem_t rw_mutex; // 用于保证互斥访问
sem_t mutex; // 用于保护读者计数器
int reader_count = 0; // 读者计数器

void reader(int id) {
    while (true) {
        sem_wait(&mutex);
        reader_count++;
        if (reader_count == 1) {
            sem_wait(&rw_mutex); // 第一个读者获取 rw_mutex
        }
        sem_post(&mutex);

        // 读取数据
        cout << "Reader " << id << " is reading." << endl;
        this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(500));

        sem_wait(&mutex);
        reader_count--;
        if (reader_count == 0) {
            sem_post(&rw_mutex); // 最后一个读者释放 rw_mutex
        }
        sem_post(&mutex);

        this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(1000));
    }
}

void writer(int id) {
    while (true) {
        sem_wait(&rw_mutex); // 获取 rw_mutex

        // 写入数据
        cout << "Writer " << id << " is writing." << endl;
        this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(1000));

        sem_post(&rw_mutex); // 释放 rw_mutex

        this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(2000));
    }
}

int main() {
    sem_init(&rw_mutex, 0, 1);
    sem_init(&mutex, 0, 1);

    thread readers[READER_NUM];
    thread writers[WRITER_NUM];

    for (int i = 0; i < READER_NUM; i++) {
        readers[i] = thread(reader, i);
    }

    for (int i = 0; i < WRITER_NUM; i++) {
        writers[i] = thread(writer, i);
    }

    for (int i = 0; i < READER_NUM; i++) {
        readers[i].join();
    }

    for (int i = 0; i < WRITER_NUM; i++) {
        writers[i].join();
    }

    sem_destroy(&rw_mutex);
    sem_destroy(&mutex);

    return 0;
}

在上面的代码中，我们使用了两个信号量：`rw_mutex`和`mutex`。`rw_mutex`用于保证读者和写者的互斥访问，`mutex`用于保护读者计数器。当有读者要访问共享资源时，它首先会获取`mutex`信号量，然后将读者计数器加1。如果它是第一个读者，就会获取`rw_mutex`信号量，否则就释放`mutex`信号量。读者读取完数据后，会再次获取`mutex`信号量，将读者计数器减1，如果这是最后一个读者，就会释放`rw_mutex`信号量。写者在访问共享资源时，直接获取`rw_mutex`信号量即可。

这样，我们就成功地使用信号量实现了读者写者问题。