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问题描述
生产者消费者问题（英语：producer-consumer problem），也称有限缓冲问题（英语：bounded-buffer problem），是一个多进程同步问题的经典案例。 该问题描述了共享固定大小缓冲区的两个进程——即所谓的“生产者”和“消费者”——在实际运行时会发生的问题。生产者的主要作用是生成一定量的数据 放到缓冲区中，然后重复此过程。与此同时，消费者也在缓冲区消耗这些数据。该问题的关键就是要保证生产者不会在缓冲区满时加入数据，消费者也不会在缓冲区中空时消耗数据。
要解决该问题，就必须让生产者在缓冲区满时休眠（要么干脆就放弃数据），等到下次消费者消耗缓冲区中的数据的时候，生产者才能被唤醒，开始往缓冲区添加数据。同样，也可以让消费者在缓冲区空时进入休眠，等到生产者往缓冲区添加数据之后，再唤醒消费者。通常采用进程间通信的方法解决该问题，常用的方法有信号灯法等。如果解决方法不够完善，则容易出现死锁的情况。出现死锁时，两个线程都会陷入休眠，等待对方唤醒自己。该问题也能被推广到多个生产者和消费者的情形。
代码要求
semaphore s(8);
s.p();
s.v();
实现临界区互斥访问的方法之一 信号量法
概念上信号量是表示无力资源数量的实体，它是一个与队列有关的整型变量，实现上，信号量是一种记录型数据结构，有两个分量，一个是信号量的值，一个是等待该信号量的进程队列的头指针。
实验代码
我要评论 1 #include <windows.h>
2 #include <iostream>
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5 using namespace std;
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8 class semaphore {
9 private:
10 handle ssemaphore;
11 public:
12 semaphore(int m, int n) {
13 ssemaphore = createsemaphore(null, m, n, null); //创建信号量
14 }
15 ~semaphore() { //销毁信号量
16 closehandle(ssemaphore);
17 }
18 void p() { //p操作
19 waitforsingleobject(ssemaphore, infinite);
20 }
21
22 void v() { //v操作
23 releasesemaphore(ssemaphore, 1, null);
24 }
25
26 };
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29 class buffer {
30 static const int size = 100;
31 private:
32 int cells[size];
33 int tail;
34 int head;
35 int num;
36
37 semaphore semaphore_full_cell; //空格子
38 semaphore semaphore_empty_cell; //满格子
39 semaphore mutex;
40 semaphore mutex_tail;//保护尾部信号量
41 public:
42 buffer()
43 : num(0), head(0), tail(0), semaphore_full_cell(0, size),
44 semaphore_empty_cell(size, size), mutex(1, 1), mutex_tail(1, 1){}
45 ~buffer(){}
46
47 bool put(int x)
48 {
49 semaphore_empty_cell.p();
50 mutex_tail.p();
51 if (num == size) {
52 return false;
53 }
54 cells[tail] = x;
55 tail = (tail + 1) % size;
56 num++;
57 mutex_tail.v();
58 semaphore_full_cell.v();
59 return true;
60 }
61
62 bool get(int& x)
63 {
64 semaphore_full_cell.p();
65 mutex.p();
66 if (num == 0) {
67 return false;
68 }
69 x = cells[head];
70 head = (head + 1) % size;
71 num--;
72 mutex.v();
73 semaphore_empty_cell.v();
74 return true;
75 }
76 };
77
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79 buffer a; //a缓存区
80 buffer b; //b缓存区
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83 dword winapi producer(lpvoid) //生产者线程
84 {
85 for (int i = 0; i < 200; i++) {
86 bool ok = a.put(i);
87 if (!ok) {
88 cout << getcurrentthreadid() << " put: " << i << endl;
89 }
90 }
91 return 0;
92 }
93
94
95 dword winapi consumer(lpvoid) //消费者线程
96 {
97 for (int i = 0; i < 200; i++) {
98 int x;
99 bool ok = b.get(x);
100 if (!ok) {
101 cout << getcurrentthreadid() << " get: " << endl;
102 }
103 }
104 return 0;
105 }
106
107
108 dword winapi midder(lpvoid) //即是生产者也是消费者线程
109 {
110 for (int i = 0; i < 200; i++) {
111 int x;
112 bool ok1 = a.get(x);
113 if (!ok1) {
114 cout << getcurrentthreadid() << " get: " << endl;
115 }
116 bool ok = b.put(i);
117 if (!ok) {
118 cout << getcurrentthreadid() << " put: " << i << endl;
119 }
120
121 }
122 return 0;
123 }
124
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126 int main()
127 {
128 handle thread1 = createthread(null, 0, producer, 0, 0, null);
129 handle thread2 = createthread(null, 0, midder, 0, 0, null);
130 handle thread3 = createthread(null, 0, consumer, 0, 0, null);
131
132 waitforsingleobject(thread1, infinite);
133 waitforsingleobject(thread2, infinite);
134 waitforsingleobject(thread3, infinite);
135
136 return 0;
137 }
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