使用c++语言生成一个生产者进程与多个消费者进程同步工作的源代码

以下是使用C语言实现生产者消费者问题的源代码，其中包括一个生产者进程和多个消费者进程，它们使用信号量和共享内存实现同步工作：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <semaphore.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/wait.h>

#define SHM_NAME "/buffer_shm"
#define SEM_MUTEX_NAME "/mutex_sem"
#define SEM_EMPTY_NAME "/empty_sem"
#define SEM_FULL_NAME "/full_sem"
#define BUFFER_SIZE 10
#define NUM_CONSUMERS 3

typedef struct {
    int buffer[BUFFER_SIZE];
    int in;
    int out;
} buffer_t;

int main()
{
    int i, j, pid;
    int shm_fd;
    sem_t *mutex_sem, *empty_sem, *full_sem;
    buffer_t *buffer;

    // 创建共享内存区域
    shm_fd = shm_open(SHM_NAME, O_CREAT | O_RDWR, 0666);
    ftruncate(shm_fd, sizeof(buffer_t));
    buffer = mmap(NULL, sizeof(buffer_t), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, 0);

    // 初始化信号量
    mutex_sem = sem_open(SEM_MUTEX_NAME, O_CREAT | O_EXCL, 0666, 1);
    empty_sem = sem_open(SEM_EMPTY_NAME, O_CREAT | O_EXCL, 0666, BUFFER_SIZE);
    full_sem = sem_open(SEM_FULL_NAME, O_CREAT | O_EXCL, 0666, 0);

    // 创建消费者进程
    for (i = 0; i < NUM_CONSUMERS; i++) {
        pid = fork();
        if (pid == 0) {
            for (j = 0; j < 10; j++) {
                sem_wait(full_sem);
                sem_wait(mutex_sem);
                int item = buffer->buffer[buffer->out];
                buffer->out = (buffer->out + 1) % BUFFER_SIZE;
                printf("Consumer %d consumes item %d\n", i, item);
                sem_post(mutex_sem);
                sem_post(empty_sem);
            }
            exit(0);
        }
    }

    // 生产者进程
    for (i = 0; i < 30; i++) {
        sem_wait(empty_sem);
        sem_wait(mutex_sem);
        buffer->buffer[buffer->in] = i;
        buffer->in = (buffer->in + 1) % BUFFER_SIZE;
        printf("Producer produces item %d\n", i);
        sem_post(mutex_sem);
        sem_post(full_sem);
    }

    // 等待消费者进程结束
    for (i = 0; i < NUM_CONSUMERS; i++) {
        wait(NULL);
    }

    // 关闭和删除信号量和共享内存
    sem_close(mutex_sem);
    sem_close(empty_sem);
    sem_close(full_sem);
    sem_unlink(SEM_MUTEX_NAME);
    sem_unlink(SEM_EMPTY_NAME);
    sem_unlink(SEM_FULL_NAME);
    munmap(buffer, sizeof(buffer_t));
    shm_unlink(SHM_NAME);

    return 0;
}

在这个程序中，我们定义了一个`buffer_t`结构体，其中包含一个循环缓冲区和两个指针，分别指向缓冲区的头部和尾部。我们还定义了三个信号量，分别用于互斥、空缓冲区和满缓冲区的同步。

我们首先创建共享内存区域，然后使用`mmap`将其映射到当前进程的地址空间中。接着初始化三个信号量，其中互斥信号量的初始值为1，空缓冲区和满缓冲区的初始值分别为缓冲区大小和0。然后我们创建多个消费者进程，每个消费者进程都会循环消费10个物品，从缓冲区中取出一个物品并打印出来。最后我们创建一个生产者进程，它循环生产30个物品，将它们放入缓冲区中并打印出来。当生产者进程完成生产后，它会等待所有消费者进程结束。最后我们关闭和删除信号量和共享内存。

这个程序使用信号量和共享内存实现了生产者消费者问题的同步，确保生产者不会向满缓冲区中添加物品，消费者不会从空缓冲区中取出物品。同时它还使用了循环缓冲区，使得生产者和消费者可以循环地使用缓冲区，而不需要重新分配和释放内存。