请以VMware虚拟机软件、Ubuntu 18.04操作系统,编写程序,使用Linux操作系统中的信号量机制模拟实现生产者-消费者问题。设有一个生产者和一个消费者,缓冲区可以存放产品,生产者不断生成产品放入缓冲区,消费者不断从缓冲区中取出产品,消费产品。
时间: 2023-06-10 11:02:44 浏览: 110
好的,我明白了你的问题。该问题的解决方案是使用Linux操作系统中的信号量机制来模拟生产者-消费者问题。下面是实现该问题的代码:
```c
#include<unistd.h>
#include<semaphore.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>
#define BUFFER_SIZE 10 // 缓冲区大小
#define MAX_PRODUCE 20 // 最大生产数目
#define MAX_CONSUME 20 // 最大消费数目
#define PRODUCE_INTERVAL 1 // 生产者生产产品的时间间隔
#define CONSUME_INTERVAL 2 // 消费者消费产品的时间间隔
int buffer[BUFFER_SIZE]; // 缓冲区数组
int in = 0, out = 0; // 缓冲区读写指针
sem_t empty, full, mutex; // 信号量
// 生产函数
void* producer(void* arg)
{
int i = 0;
while(i < MAX_PRODUCE)
{
sem_wait(&empty);
sem_wait(&mutex);
buffer[in] = i;
printf("Producer %d produced product %d\n", (int)arg + 1, i);
in = (in + 1) % BUFFER_SIZE;
i++;
sem_post(&mutex);
sem_post(&full);
sleep(PRODUCE_INTERVAL);
}
pthread_exit(NULL);
}
// 消费函数
void* consumer(void* arg)
{
int i = 0;
while(i < MAX_CONSUME)
{
sem_wait(&full);
sem_wait(&mutex);
int product = buffer[out];
printf("Consumer %d consumed product %d\n", (int)arg + 1, product);
out = (out + 1) % BUFFER_SIZE;
i++;
sem_post(&mutex);
sem_post(&empty);
sleep(CONSUME_INTERVAL);
}
pthread_exit(NULL);
}
int main()
{
sem_init(&empty, 0, BUFFER_SIZE); // 初始化empty信号量的值为BUFFER_SIZE
sem_init(&full, 0, 0); // 初始化full信号量的值为0
sem_init(&mutex, 0, 1); // 初始化mutex信号量的值为1
pthread_t p1, p2;
pthread_t c1, c2;
int index1 = 1, index2 = 2;
pthread_create(&p1, NULL, producer, (void*)index1);
pthread_create(&p2, NULL, producer, (void*)index2);
pthread_create(&c1, NULL, consumer, (void*)index1);
pthread_create(&c2, NULL, consumer, (void*)index2);
pthread_join(p1, NULL);
pthread_join(p2, NULL);
pthread_join(c1, NULL);
pthread_join(c2, NULL);
sem_destroy(&empty);
sem_destroy(&full);
sem_destroy(&mutex);
return 0;
}
```
在上述代码中,我们定义了三个信号量:empty、full和mutex。
empty:表示缓冲区中空闲位置的数量,初始值为BUFFER_SIZE。
full:表示缓冲区中产品的数量,初始值为0。
mutex:用于互斥访问缓冲区,初始值为1。
生产线程首先使用sem_wait等待empty信号量的值变成大于0,表示缓冲区中有空闲位置,然后使用sem_wait等待mutex信号量的值变成1,表示缓冲区的读写操作互斥进行,之后将产品放入缓冲区中,并更新in指针。最后使用sem_post对信号量进行操作,释放对mutex和full信号量的占用,表示已经将一个产品放入缓冲区中。
消费线程首先使用sem_wait等待full信号量的值变成大于0,表示缓冲区中有产品,然后使用sem_wait等待mutex信号量的值变成1,表示缓冲区的读写操作互斥进行,之后将产品从缓冲区中取出,并更新out指针。最后使用sem_post对信号量进行操作,释放对mutex和empty信号量的占用,表示已经将一个产品从缓冲区中取出。
在main函数中,我们创建了两个生产者线程和两个消费者线程,并等待它们的执行结束。
这样,就完成了使用Linux操作系统中的信号量机制模拟生产者-消费者问题的实现。
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