C++实现生产者消费者问题详解及代码实例

本文档主要介绍了C++版本的生产者-消费者问题解决方案，这是一种经典的并发编程模型，常用于演示线程同步机制，特别是在多线程环境下处理共享资源的问题。生产者负责生产产品并将其放入缓冲区，而消费者则从缓冲区中取出产品进行消费。这里使用了Windows API中的互斥量（Mutex）和信号量（Semaphore）来实现线程间的协调。 首先，定义了一些关键变量： 1. `SIZE_OF_BUFFER`：表示缓冲区的容量，为10。 2. `ProductID` 和 `ConsumeID`：分别用于记录生产的产品编号和待消费的产品编号。 3. `in` 和 `out`：缓冲区的输入和输出指针，初始化为0，表示缓冲区为空。 4. `g_buffer`：一个大小为`SIZE_OF_BUFFER`的循环队列，存储产品。 5. `g_continue`：全局布尔值，用于控制程序是否继续运行，直到所有产品都被消费。 6. `g_hMutex`：互斥锁，确保同一时间只有一个线程访问缓冲区。 7. `g_hFullSemaphore` 和 `g_hEmptySemaphore`：信号量，前者在缓冲区满时使生产者等待，后者在缓冲区空时使消费者等待。 在`main`函数中，首先创建了三个互斥信号量和线程相关的句柄： 1. 通过`CreateMutex`创建互斥锁`g_hMutex`，用于保护对缓冲区的访问。 2. 通过`CreateSemaphore`创建两个信号量，`g_hFullSemaphore`表示缓冲区不满，`g_hEmptySemaphore`表示缓冲区不空。 3. 定义生产者数量（PRODUCERS_COUNT = 3），消费者数量（CONSUMERS_COUNT = 1），总线程数（THREADS_COUNT = PRODUCERS_COUNT + CONSUMERS_COUNT）。 4. 创建一个线程数组`hThreads`，用于存储所有线程的句柄，并定义生产者线程的标识符数组`producerID`。 接下来，文章会介绍如何创建生产者和消费者线程，这两个线程分别执行以下操作： - 生产者线程（`Producer`）：当缓冲区未满时，生产一个产品并增加产品ID，然后调用信号量`g_hFullSemaphore`释放资源，让其他线程有机会进入缓冲区。 - 消费者线程（`Consumer`）：当缓冲区不为空时，从缓冲区中取出一个产品，减少产品ID，然后调用信号量`g_hEmptySemaphore`释放资源，允许其他线程有机会将产品放入缓冲区。 这个例子展示了如何利用C++实现线程同步，确保了在并发环境中生产者不会无限地生产产品，消费者也不会无休止地等待。通过控制生产者和消费者之间的交互，避免了死锁和资源竞争，确保了系统的稳定性和效率。