1.问题描述：一组生产者进程生产产品给一组消费者进程消费。一个有n个缓冲区的缓冲池，生产者一次向一个缓冲区中投入消息，消费者从一个缓冲区中取得。生产者——消费者问题实际上是相互合作进程关系的一种抽象。该类问题不允许消费者进程到一个空缓冲区中取产品，同时也不允许生产者进程到一个已满且还没被取走的缓冲区中投放产品。 使用一个数组来表示具有n个(0，1，…，n-1)缓冲区的缓冲池。用输入指针in来指示下一个可投放产品的缓冲区，每当生产者进程生产并投放一个产品后，in加1；用一个输出指针out来指示下一个可从中获取产品的缓冲区，每当消费者进程取走一个产品后，out加1。缓冲池是循环数组。 可利用互斥信号量mutex实现诸进程对缓冲池的互斥使用；利用信号量empty和full分别表示缓冲池中空缓冲区和满缓冲区的数量。，设计代码

下面是一个基于互斥信号量、空信号量和满信号量解决生产者消费者问题的代码实现：

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

#define BUFFER_SIZE 10  // 缓冲区大小

sem_t mutex;  // 互斥信号量，用于对缓冲池的互斥访问
sem_t empty;  // 空信号量，表示空缓冲区的数量
sem_t full;   // 满信号量，表示满缓冲区的数量

int buffer[BUFFER_SIZE];  // 缓冲池数组
int in = 0;               // 输入指针，指向下一个可投放产品的缓冲区
int out = 0;              // 输出指针，指向下一个可获取产品的缓冲区

void *producer(void *arg) {
    int item;
    while (1) {
        // 生产产品
        item = rand() % 100;

        // 等待空缓冲区
        sem_wait(&empty);

        // 互斥访问缓冲池
        sem_wait(&mutex);

        // 投放产品
        buffer[in] = item;
        in = (in + 1) % BUFFER_SIZE;

        // 释放互斥信号量
        sem_post(&mutex);

        // 发信号量给满信号量
        sem_post(&full);
    }
}

void *consumer(void *arg) {
    int item;
    while (1) {
        // 等待满缓冲区
        sem_wait(&full);

        // 互斥访问缓冲池
        sem_wait(&mutex);

        // 取出产品
        item = buffer[out];
        out = (out + 1) % BUFFER_SIZE;

        // 释放互斥信号量
        sem_post(&mutex);

        // 发信号量给空信号量
        sem_post(&empty);

        // 消费产品
        printf("consume item: %d\n", item);
    }
}

int main() {
    pthread_t producer_tid, consumer_tid;

    // 初始化信号量
    sem_init(&mutex, 0, 1);
    sem_init(&empty, 0, BUFFER_SIZE);
    sem_init(&full, 0, 0);

    // 创建生产者线程和消费者线程
    pthread_create(&producer_tid, NULL, producer, NULL);
    pthread_create(&consumer_tid, NULL, consumer, NULL);

    // 等待线程结束
    pthread_join(producer_tid, NULL);
    pthread_join(consumer_tid, NULL);

    // 销毁信号量
    sem_destroy(&mutex);
    sem_destroy(&empty);
    sem_destroy(&full);

    return 0;
}