生产者消费者问题

以生产者/消费者模型为依据，在linux环境下创建一个控制台进程，在该进程中创建n个线程模拟生产者和消费者，实现进程(线程)的同步与互斥。

模拟实现的情景

 *M生产者，N消费者, K缓冲区

 *解决生产者消费者的同步问题，访问缓冲区的互斥问题

 *生产者放产品位置递增;消费者要寻找有产品的位置，不采用位置自增，解决速度不一致的问题.

 *缓冲区在某一时刻只有一个线程访问

 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
/*一些说明*/
#define P( S )		sem_wait( S )                   /* P操作 对应库函数 */
#define V( S )		sem_post( S )                   /* V操作 对应库函数 */
#define LOCK( S )	pthread_mutex_lock( S )         /* 锁定临界区 */
#define UNLOCK( S )	pthread_mutex_unlock( S )       /* 解锁临界区 */
/*变量定义*/
#define M		2                               /* 生产者数目 */
#define N		3                               /* 消费者数目 */
#define K		10                              /* 缓冲数目 */
#define producter_speed 2
#define consumer_speed	1
int	in;                                             /* 生产者放产品的位置 */
int	out;                                            /* 消费者取产品的位置 */

int		buff[K] = { 0 };	/* 缓冲初始化为0,表示开始时没有产品 */
sem_t		empty_sem;		/*同步信号量,有空位置就放 */
sem_t		full_sem;		/*同步信号量,有产品就取 */
pthread_mutex_t mutex;		/* 互斥信号量 */
int		producter_id= 0; 	/* 生产者id */
int		consumer_id	= 0;	/* 消费者id */

/*打印缓冲区*/
void printBuff()
{
	int i;
	for ( i = 0; i < K; i++ )
		printf( "%d ", buff[i] );
	printf( "\n" );
}


/*寻找有产品的位置*/
int find_position()
{
	int i;
	for ( i = 0; i < K; i++ )
	{
		if ( buff[i] == 1 )
			return(i);
	}
}


/*生产者*/
void *producter()
{
	int id = producter_id++;

	while ( 1 )
	{
		/* 用sleep的数量可以调节生产和消费的速度 */
		sleep( producter_speed );

		P( &empty_sem );
		LOCK( &mutex );

		in = in % K;
		printf( "%d号生产者在%d位置放产品: \t", id, in );

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

		UNLOCK( &mutex );
		V( &full_sem );
	}
}


/*消费者*/
void *consumer()
{
	int id = consumer_id++;
	while ( 1 )
	{
		sleep( consumer_speed );

		P( &full_sem );
		LOCK( &mutex );
		
		out = find_position();
		printf( "%d号消费者在%d位置取产品: \t", id, out );
		buff[out] = 0;
		printBuff();

		UNLOCK( &mutex );
		V( &empty_sem );
	}
}


int main()
{
	pthread_t	p_id[M];
	pthread_t	c_id[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 );
	/* 初始化互斥信号量 */
	int ini3 = pthread_mutex_init( &mutex, NULL );

	if ( ini1 != 0 && ini2 != 0 && ini3 != 0 )
	{
		printf( "信号量初始化失败 \n" );
		exit( 1 );
	}

	/* 创建M个生产者线程 */
	for ( i = 0; i < M; i++ )
	{
		ret[i] = pthread_create( &p_id[i], NULL, producter, (void *) (&i) );
		if ( ret[i] != 0 )
		{
			printf( "%d号生产者创建失败\n", i );
			exit( 1 );
		}
	}
	/* 创建N个消费者线程 */
	for ( i = 0; i < N; i++ )
	{
		ret[i] = pthread_create( &c_id[i], NULL, consumer, NULL );
		if ( ret[i] != 0 )
		{
			printf( "%d号消费者创建失败\n", i );
			exit( 1 );
		}
	}
	/*启动线程*/
	for ( i = 0; i < N; i++ )
	{
		pthread_join( p_id[i], NULL );
		pthread_join( c_id[i], NULL );
	}
	return(0);
}