经典进程同步问题 --- 生产者和消费者

问题描述:
一组生产者进程和一组消费者进程共享一个初始为空、大小为 n 的缓冲区,只
有缓冲区没满时,生产者才能把消息放入到缓冲区,否则必须等待;只有缓冲区
不空时,消费者才能从中取出消息,否则必须等待。由于缓冲区是临界资源,它
只允许一个生产者放入消息,或者一个消费者从中取出消息。
分析:

1. 关系分析:生产者和消费者对缓冲区互斥访问是互斥关系,同时生产者和
   消费者又是一个相互协作的关系,只有生产者生产之后,消费者才能消费,
   它们也是同步关系。
2. 整理思路:这里比较简单,只有生产者和消费者两个进程,且这两个进程
   存在着互斥关系和同步关系。那么需要解决的是互斥和同步的 PV 操作的
   位置。3. 信号量设置:信号量 mutex 作为互斥信号量,用于控制互斥访问缓冲池,
   初值为 1;信号量 full 用于记录当前缓冲池中“满”缓冲区数,初值为 0;
   信号量 empty 用于记录当前缓冲池中“空”缓冲区数,初值为 n。

代码如下：
还是有点缺陷
如果编译失败，要额外加参数：-lpthread，例如：gcc -o p2 p2.c -lpthread

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>

typedef int semaphore;
typedef int item;

#define Num 10
#define producerNum 10
#define consumerNum 10

item buffer[Num]={0};
int in=0, out=0;
int nextp=0, nextc=0;

semaphore mutex=1, empty=Num, full=0;

void *producer(void *a){
  do {
    /* code */
    while (empty <= 0) {
      /* code */
      //printf("缓冲区已满\n");
    }
    empty--;
    while(mutex <= 0);
    mutex--;

    nextp++;
    printf("Producer--生产一个产品ID%d, 缓冲区位置为%d\n",nextp,in );

    buffer[in]=nextp;
    in=(in+1)%Num;
    //proCount--;

    mutex++;
    full++;
    sleep(100);
  }while(1);
}

void *consumer(void *b){
  do {
    /* code */
    while (full<=0) {
      /* code */
      //printf("缓冲区为空\n");
    }
    full--;
    while(mutex <= 0 );
    mutex--;

    nextc=buffer[out];
    printf("\t\t\tConsumer--消费一个产品ID%d, 缓冲区位置为%d\n",nextc,out );
    out=(out+1)%Num;

    mutex++;
    empty++;

    sleep(100);
  } while(1);
}

int main(int argc, char const *argv[]) {
  /* code */
  //设置线程池
  int all=producerNum+consumerNum;
  pthread_t threadPool[all];

  //生产者进程添加进入线程池
  int i;
  for(i=0; i < producerNum; i++){
    pthread_t temp1;
    if(pthread_create(&temp1,NULL,producer,NULL) == -1){
      /* code */
      printf("ERROR, fail to create producer%d\n", i);
      exit(1);
    }
    threadPool[i]=temp1;
  }

  //消费者进程添加进入线程池
  for(i=0; i < producerNum; i++){
    pthread_t temp2;
    if(pthread_create(&temp2,NULL,consumer,NULL) == -1){
      /* code */
      printf("ERROR, fail to create consumer%d\n", i);
      exit(1);
    }
    threadPool[i+producerNum]=temp2;
  }

  //启动线程池
  void *result;
  for(i=0; i<all; i++){
    if (pthread_join(threadPool[i],&result) == -1) {
      /* code */
      printf("ERROR\n");
      exit(1);
    }
  }
  return 0;
}