利用windows系统调用,创建线程,线程同步,线程互斥等,实现具有N个缓冲区的生产者消费者问题,c++实现
时间: 2023-10-04 20:08:27 浏览: 43
好的,这是一个经典的生产者消费者问题,可以使用Windows系统调用中的线程同步机制来实现。
首先,需要定义一个缓冲区结构体,其中包含一个数组和两个计数器,分别表示缓冲区中已有数据的数量和可用空间的数量。具体定义如下:
```
const int BUFFER_SIZE = N;
struct Buffer {
int data[BUFFER_SIZE];
int count = 0; // 已有数据数量
int space = BUFFER_SIZE; // 可用空间数量
};
```
接下来,需要定义两个线程函数,一个生产者线程函数和一个消费者线程函数。这两个线程函数都需要接收一个指向缓冲区的指针作为参数。
```
DWORD WINAPI producer(LPVOID lpParam);
DWORD WINAPI consumer(LPVOID lpParam);
```
在主函数中,需要先初始化缓冲区,并创建多个生产者线程和消费者线程。具体实现如下:
```
int main() {
// 初始化缓冲区
Buffer buffer;
// 创建多个生产者线程和消费者线程
HANDLE producerThread[N], consumerThread[N];
for (int i = 0; i < N; ++i) {
producerThread[i] = CreateThread(NULL, 0, producer, &buffer, 0, NULL);
consumerThread[i] = CreateThread(NULL, 0, consumer, &buffer, 0, NULL);
}
// 等待所有线程结束
WaitForMultipleObjects(N, producerThread, TRUE, INFINITE);
WaitForMultipleObjects(N, consumerThread, TRUE, INFINITE);
return 0;
}
```
接下来是生产者线程函数的具体实现,该函数不断地生成随机数,并将其存入缓冲区中。如果缓冲区已满,则等待消费者线程消费数据。为了保证线程安全,需要使用Windows系统调用中的互斥锁来保护缓冲区的访问。
```
DWORD WINAPI producer(LPVOID lpParam) {
Buffer* buffer = (Buffer*)lpParam;
while (true) {
// 生成随机数
int num = rand();
// 获取互斥锁
WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);
// 判断缓冲区是否已满
while (buffer->space == 0) {
ReleaseMutex(mutex);
Sleep(10);
WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);
}
// 将随机数存入缓冲区
buffer->data[buffer->count] = num;
buffer->count++;
buffer->space--;
// 释放互斥锁
ReleaseMutex(mutex);
}
return 0;
}
```
消费者线程函数的实现与生产者线程函数类似,不过是从缓冲区中取出数据,并将其输出到屏幕上。如果缓冲区为空,则等待生产者线程生产数据。
```
DWORD WINAPI consumer(LPVOID lpParam) {
Buffer* buffer = (Buffer*)lpParam;
while (true) {
// 获取互斥锁
WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);
// 判断缓冲区是否为空
while (buffer->count == 0) {
ReleaseMutex(mutex);
Sleep(10);
WaitForSingleObject(mutex, INFINITE);
}
// 从缓冲区中取出数据并输出
int num = buffer->data[buffer->count - 1];
buffer->count--;
buffer->space++;
printf("Consumed: %d\n", num);
// 释放互斥锁
ReleaseMutex(mutex);
}
return 0;
}
```
最后,在程序开始时需要创建一个互斥锁,用于保护缓冲区的访问。在程序结束时需要关闭该互斥锁,并释放相关资源。
```
int main() {
// 创建互斥锁
mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);
// ...
// 关闭互斥锁并释放相关资源
CloseHandle(mutex);
// ...
return 0;
}
```
以上就是一个基本的利用Windows系统调用实现具有N个缓冲区的生产者消费者问题的C++实现。