c语言实现消费者问题

消费者问题是指一个生产者（Producer）和一个消费者（Consumer）在同一个缓冲区（Buffer）进行数据交互的问题。下面是一个使用 C 语言实现的消费者问题示例：

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

#define BUFFER_SIZE 10

int buffer[BUFFER_SIZE];
int in = 0, out = 0;

sem_t empty_sem, full_sem;
pthread_mutex_t mutex;

void *producer(void *arg)
{
    int i;
    for (i = 0; i < 20; i++) {
        sem_wait(&empty_sem);
        pthread_mutex_lock(&mutex);

        buffer[in] = i;
        printf("Producer produces the item %d at position %d\n", buffer[in], in);
        in = (in + 1) % BUFFER_SIZE;

        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sem_post(&full_sem);
    }
}

void *consumer(void *arg)
{
    int i, item;
    for (i = 0; i < 20; i++) {
        sem_wait(&full_sem);
        pthread_mutex_lock(&mutex);

        item = buffer[out];
        printf("Consumer consumes the item %d at position %d\n", item, out);
        out = (out + 1) % BUFFER_SIZE;

        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sem_post(&empty_sem);
    }
}

int main()
{
    pthread_t pid, cid;

    sem_init(&empty_sem, 0, BUFFER_SIZE);
    sem_init(&full_sem, 0, 0);
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);

    pthread_create(&pid, NULL, producer, NULL);
    pthread_create(&cid, NULL, consumer, NULL);

    pthread_join(pid, NULL);
    pthread_join(cid, NULL);

    sem_destroy(&empty_sem);
    sem_destroy(&full_sem);
    pthread_mutex_destroy(&mutex);

    return 0;
}

在这个示例中，生产者和消费者线程分别通过 `pthread_create` 函数创建，并分别执行 `producer` 和 `consumer` 函数。在 `main` 函数中，通过 `pthread_join` 函数等待线程结束。

这里用到了信号量和互斥锁来保证线程之间的同步和互斥。其中 `empty_sem` 表示缓冲区的空闲空间数量，`full_sem` 表示缓冲区中已有的数据数量，`mutex` 表示互斥锁。

在生产者和消费者的函数实现中，使用 `sem_wait` 和 `sem_post` 函数来操作信号量，使用 `pthread_mutex_lock` 和 `pthread_mutex_unlock` 函数来操作互斥锁。在生产者函数中，当缓冲区已满时，会调用 `sem_wait` 函数阻塞当前线程，直到有空闲空间；在消费者函数中，当缓冲区为空时，会调用 `sem_wait` 函数阻塞当前线程，直到有数据可取。

在操作缓冲区时，使用循环队列的方式来实现，通过 `in` 和 `out` 指针来指示当前位置。在每次插入或取出数据后，将指针向后移动，当指针到达缓冲区的末尾时，将其置为 0，形成循环队列的效果。