生产者-消费者问题实现 (linux下C语言)

操作系统的一个经典问题是"生产者-消费者"问题, 这涉及同步信号量和互斥信号量的应用, 在这里,我用线程的同步和互斥来实现.

/*
* author 张文
* 2008/06/20
*/

#include
#include
#include
#include
#include

#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 product_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 *product()
{
int id = ++product_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("product%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, product, (void *)(&i));
   if(ret[i] != 0)
   {
    printf("product%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);
}

关于这个程序中的同步和互斥操作，很多网上资料都说必须先同步再互斥，否则会有死锁，我认为这是错的。事实上，生产者中先同步再互斥，而消费者先互斥再同 步，或反之；以及生产者和消费者都先互斥再同步这几种情况都不会死锁，因为它们间并没有交叉关系，就更不可能形成死锁环。之所以先同步，再互斥，是为了更 好的并发性：并发性的瓶颈是互斥区，先同步再互斥，使得互斥区代码更短。