设计进程同步算法,使用P/V(wait/signal)操作模拟解决进程中经典同步问题。假设有一个生产者和一个消费者,缓冲区可以存放产品,生产者不断生产产品并存入缓冲区,消费者不断从缓冲区中取出产品并消费,设计c语言代码
时间: 2024-03-20 14:41:05 浏览: 130
下面是一个使用 P/V 操作模拟解决生产者消费者问题的 C 语言代码实现:
```
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#define BUFFER_SIZE 10
int buffer[BUFFER_SIZE];
int in = 0;
int out = 0;
sem_t empty, full, mutex;
void *producer(void *arg) {
int item = 0;
while (1) {
sem_wait(&empty); // 等待缓冲区不为空
sem_wait(&mutex); // 加锁
buffer[in] = item;
in = (in + 1) % BUFFER_SIZE;
printf("Producer produced item %d\n", item++);
sem_post(&mutex); // 解锁
sem_post(&full); // 发送信号告诉消费者缓冲区不为空
}
}
void *consumer(void *arg) {
int item;
while (1) {
sem_wait(&full); // 等待缓冲区不为空
sem_wait(&mutex); // 加锁
item = buffer[out];
out = (out + 1) % BUFFER_SIZE;
printf("Consumer consumed item %d\n", item);
sem_post(&mutex); // 解锁
sem_post(&empty); // 发送信号告诉生产者缓冲区不满
}
}
int main() {
sem_init(&empty, 0, BUFFER_SIZE); // 初始化信号量 empty
sem_init(&full, 0, 0); // 初始化信号量 full
sem_init(&mutex, 0, 1); // 初始化互斥锁 mutex
pthread_t producer_thread, consumer_thread;
pthread_create(&producer_thread, NULL, producer, NULL);
pthread_create(&consumer_thread, NULL, consumer, NULL);
pthread_join(producer_thread, NULL);
pthread_join(consumer_thread, NULL);
sem_destroy(&empty);
sem_destroy(&full);
sem_destroy(&mutex);
return 0;
}
```
在这个实现中,我们使用三个信号量 `empty`、`full` 和 `mutex` 来实现进程间的同步。`empty` 用于表示缓冲区是否为空,`full` 用于表示缓冲区是否已满,`mutex` 是一个互斥锁,用于保护缓冲区的访问。生产者和消费者都会调用 `sem_wait` 函数等待信号量,如果信号量值为 0,则会阻塞等待。当生产者向缓冲区中添加一个产品时,会先等待 `empty` 信号量的值大于 0,表示缓冲区不为空,然后获取锁,向缓冲区中添加一个产品,并更新缓冲区指针。添加完成后,释放锁并发送信号告诉消费者缓冲区不为空。当消费者从缓冲区中取出一个产品时,会先等待 `full` 信号量的值大于 0,表示缓冲区不为空,然后获取锁,从缓冲区中取出一个产品,并更新缓冲区指针。取出完成后,释放锁并发送信号告诉生产者缓冲区不满。
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