在linux下用c语言实现用多进程同步方法演示“生产者-消费者”问题

发布网友发布时间：2022-04-30 16:24

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热心网友时间：2023-10-08 23:36

这个问题需要的知识主要包括：

1 多进程间进行通信；

2 使用同步信号量（semaphore）和互斥信号量（mutex）进行数据保护。

参考代码如下，可以参照注释辅助理解：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#define N 2   // 消费者或者生产者的数目
#define M 10 // 缓冲数目
int in = 0;   // 生产者放置产品的位置
int out = 0; // 消费者取产品的位置
int buff[M] = {0}; // 缓冲初始化为0，开始时没有产品
sem_t empty_sem; // 同步信号量，当满了时阻止生产者放产品
sem_t full_sem;   // 同步信号量，当没产品时阻止消费者消费
pthread_mutex_t mutex; // 互斥信号量，一次只有一个线程访问缓冲
int proct_id = 0;   //生产者id
int prochase_id = 0; //消费者id
/* 打印缓冲情况 */
void print()
{
int i;
for(i = 0; i < M; i++)
   printf("%d ", buff[i]);
printf("\n");
}
/* 生产者方法 */
void *proct()
{
int id = ++proct_id;

while(1)
{
   // 用sleep的数量可以调节生产和消费的速度，便于观察
   sleep(1);
   //sleep(1);

   sem_wait(&empty_sem);
   pthread_mutex_lock(&mutex);

   in = in % M;
   printf("proct%d in %d. like: \t", id, in);

   buff[in] = 1;
   print();
   ++in;

   pthread_mutex_unlock(&mutex);
   sem_post(&full_sem);
}
}
/* 消费者方法 */
void *prochase()
{
int id = ++prochase_id;
while(1)
{
   // 用sleep的数量可以调节生产和消费的速度，便于观察
   sleep(1);
//sleep(1);

   sem_wait(&full_sem);
   pthread_mutex_lock(&mutex);

   out = out % M;
   printf("prochase%d in %d. like: \t", id, out);

   buff[out] = 0;
   print();
   ++out;

   pthread_mutex_unlock(&mutex);
   sem_post(&empty_sem);
}
}
int main()
{
pthread_t id1[N];
pthread_t id2[N];
int i;
int ret[N];

// 初始化同步信号量
int ini1 = sem_init(&empty_sem, 0, M);
int ini2 = sem_init(&full_sem, 0, 0);
if(ini1 && ini2 != 0)
{
   printf("sem init failed \n");
   exit(1);
}
//初始化互斥信号量
int ini3 = pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
if(ini3 != 0)
{
   printf("mutex init failed \n");
   exit(1);
}
// 创建N个生产者线程
for(i = 0; i < N; i++)
{
   ret[i] = pthread_create(&id1[i], NULL, proct, (void *)(&i));
   if(ret[i] != 0)
   {
    printf("proct%d creation failed \n", i);
    exit(1);
   }
}
//创建N个消费者线程
for(i = 0; i < N; i++)
{
   ret[i] = pthread_create(&id2[i], NULL, prochase, NULL);
   if(ret[i] != 0)
   {
    printf("prochase%d creation failed \n", i);
    exit(1);
   }
}
//销毁线程
for(i = 0; i < N; i++)
{
   pthread_join(id1[i],NULL);
   pthread_join(id2[i],NULL);
}
exit(0);
}

在Linux下编译的时候，要在编译命令中加入选项-lpthread以包含多线程支持。比如存储的C文件为demo.c,要生成的可执行文件为demo。可以使用命令：

gcc demo.c -o demo -lpthread

程序中为便于观察，使用了sleep(1);来暂停运行，所以查看输出的时候可以看到，输出是每秒打印一次的。

热心网友时间：2023-10-08 23:37

自己稍微改改

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
char data[5];//仓库，用于存放char
int size = 0;//库存数
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t full = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_cond_t empty = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
void print(){
  int i;
  for(i=0;i<size;i++){
    printf("%c ",data[i]);
  }
  printf("\n");
}
//生产者线程
void* proct(void *p){
  char c;
  for(c='A';c<='Z';c++){
    pthread_mutex_lock(&mutex);//mutex内部才能使用cond
    while(size==5) //阻塞生产同时释放互斥 (旋锁)
      pthread_cond_wait(&full,&mutex);//阻塞生产线程
    printf("PUSH %c\n",c);
    data[size] = c;
    usleep(10000);
    size++;
    print();
    pthread_cond_broadcast(&empty);//释放消费cond
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    usleep(200000);
  }
}
//消费者线程
void* custom(void *p){
  int i;
  for(i=0;i<52;i++){
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    while(size==0)
      pthread_cond_wait(&empty,&mutex);
    printf("POP %c\n",data[size-1]);
    size--;
    print();
    pthread_cond_broadcast(&full);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    usleep(400000);
  }
}
int main(){
  pthread_t id1,id2,id3;
  pthread_create(&id1,0,proct,0);
  pthread_create(&id3,0,proct,0);
  pthread_create(&id2,0,custom,0);
  pthread_join(id1,0); pthread_join(id2,0);
  pthread_join(id3,0);
  pthread_mutex_destroy(&mutex);
}