C语言实现：生产者消费者问题互斥解决代码详解

生产者消费者问题是一种经典的并发编程问题，它涉及到两个线程：生产者和消费者，它们之间通过共享数据进行交互。问题的核心是确保生产者不会在缓冲区满时继续添加产品，而消费者也不会在缓冲区为空时立即尝试消费。这个问题通常用作同步机制的基础，特别是在操作系统、多线程编程和并发设计中。 在C语言中，我们可以使用Windows API提供的互斥量(Mutex)和信号量(Semaphore)来解决生产者消费者问题。以下代码展示了如何用C++实现这一问题： 1. 定义全局变量： - `SIZE_OF_BUFFER`：表示缓冲区大小。 - `ProductID` 和 `ConsumeID`：产品编号，分别用于生产者生产新产品和消费者消费产品。 - `in` 和 `out`：分别记录产品进入和离开缓冲区的索引，采用循环队列实现。 - `g_continue`：一个布尔值，控制程序是否继续运行。 - `g_hMutex`：互斥锁，用于保护对缓冲区的访问。 - `g_hFullSemaphore` 和 `g_hEmptySemaphore`：信号量，前者表示缓冲区满，后者表示缓冲区空。 2. 定义生产者和消费者线程函数： - `Producer(LPVOID)`：生产者线程，通过信号量控制其行为，当缓冲区满时，等待`g_hFullSemaphore`释放，然后生产一个产品并递增`ProductID`，更新缓冲区索引。 - `Consumer(LPVOID)`：消费者线程，类似地，当缓冲区空时，等待`g_hEmptySemaphore`释放，然后消费一个产品并递增`ConsumeID`，更新缓冲区索引。 3. 主函数： - 创建互斥信号量和线程处理数组。 - 设置生产者和消费者数量（`PRODUCERS_COUNT`和`CONSUMERS_COUNT`）以及总线程数。 - 初始化生产者线程的标识符数组和线程句柄数组。 - 使用`CreateThread()`函数启动生产者和消费者线程。 4. 当生产者数量多于消费者时，生产者线程会频繁等待消费者消耗产品，导致生产速度变慢；反之，消费者线程会等待生产者生产产品，消费者速度较慢。 通过这个代码，我们可以观察到生产者消费者问题的基本解决策略：使用互斥锁保证同一时间只有一个线程操作缓冲区，信号量用于同步生产者和消费者之间的操作，以防止数据竞争和死锁。这是并发编程中一个重要的概念，适用于各种需要线程间协作的场景，如网络编程、多任务处理等。理解并掌握这类问题的解决方法，有助于提高软件的并发性能和可靠性。