一、实验截图

• 修改前
  
• 修改后
  

二、实验代码

//更改前
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <semaphore.h>

#define NUM 5
int queue[NUM];
sem_t blank_number, product_number;

void *producer ( void * arg )
{
	static int p = 0;

	for ( ;; ) {
		sem_wait( &blank_number );
		queue[p] = rand() % 1000;
		printf("Product %d \n", queue[p]);
		p = (p+1) % NUM;
		sleep ( rand() % 5);
		sem_post( &product_number );
	}
}
void *consumer ( void * arg )
{

	static int c = 0;
	for( ;; ) {
		sem_wait( &product_number );
		printf("Consume %d\n", queue[c]);
		c = (c+1) % NUM;
		sleep( rand() % 5 );
		sem_post( &blank_number );
	}
}

int main(int argc, char *argv[] )
{
	pthread_t pid, cid;
    
	sem_init( &blank_number, 0, NUM );
	sem_init( &product_number, 0, 0);
	pthread_create( &pid, NULL, producer, NULL);
	pthread_create( &cid, NULL, consumer, NULL);
	pthread_join( pid, NULL );
	pthread_join( cid, NULL );
	sem_destroy( &blank_number );
	sem_destroy( &product_number );
	return 0;
}

//更改后
/*
原来的代码中NUM的值为5，可知以前资源数为5，而只有一个消费者线程。用20201209%3+4=5，这里我们需要创建5个消费者线程。故我们需要添加互斥信号量mutex，加上头文件#include<unistd.h>,另外PV操作都要相应地加上对mutex互斥信号量的操作。创建线程时pthread_create( &cid1, NULL, consumer, NULL);语句要扩充为5个。
*/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <semaphore.h>
#include <unistd.h>

#define NUM 3//资源的数量为3
int queue[NUM];
sem_t blank_number, product_number,mutex;//设置缓冲区空白位置数量、缓冲区产品数量、互斥信号量

void *producer ( void * arg )
{
	static int p = 0;

	for ( ;; ) {
		sem_wait( &blank_number );//是否对生产者阻塞
		sem_wait( &mutex);//占用互斥信号量，互斥信号量-1
		queue[p] = rand() % 1000;//等待队列
		printf("Product %d \n", queue[p]);
		p = (p+1) % NUM;//因为资源只有3个，计数后还需要mod 3
		sleep ( rand() % 5);//休眠
		sem_post(&mutex); //释放互斥信号量
		sem_post( &product_number );//是否唤醒消费者
	}
}
void *consumer ( void * arg )
{

	static int c = 0;
	for( ;; ) {
		sem_wait( &product_number );//是否对消费者进行阻塞
    	sem_wait(&mutex);//互斥信号量 
		printf("Consume %d\n", queue[c]);
		c = (c+1) % NUM;//同理，资源数只有3个
		sleep( rand() % 5 );
		sem_post(&mutex);//互斥信号量
		sem_post( &blank_number );//是否唤醒生产者
	}
}

int main(int argc, char *argv[] )
{
	pthread_t pid, cid1,cid2,cid3,cid4,cid5;//创建5个消费者线程
	sem_init( &blank_number, 0, NUM );//初始化空闲缓冲区信号量
	sem_init( &product_number, 0, 0);//初始化产品信号量
	sem_init( &mutex, 1, 1);//初始化互斥信号量
	pthread_create( &pid, NULL, producer, NULL);//创建生产者进程
	pthread_create( &cid1, NULL, consumer, NULL);//创建消费者线程
	pthread_create( &cid2, NULL, consumer, NULL);
	pthread_create( &cid3, NULL, consumer, NULL);
	pthread_create( &cid4, NULL, consumer, NULL);
	pthread_create( &cid5, NULL, consumer, NULL);//这里创建了5个消费者线程
	pthread_join( pid, NULL );
	pthread_join( cid1, NULL );//等待消费者线程执行完毕
	pthread_join( cid2, NULL );
	pthread_join( cid3, NULL );
	pthread_join( cid4, NULL );
	pthread_join( cid5, NULL );//5个消费者线程执行完毕
	sem_destroy( &blank_number );//销毁信号量
	sem_destroy( &product_number );
	return 0;
}

三、程序功能

每一个生产者都要把自己生产的产品放入缓冲池，每个消费者从缓冲池中取走产品消费。在这种情况下，生产者消费者进程同步，因为只有通过互通消息才知道是否能存入产品或者取走产品。他们之间也存在互斥，即生产者消费者必须互斥访问缓冲池，即不能有两个以上的进程同时进行。