C使用信号量实现生产者消费者模型

一、概述

　　案例：编写一个案例代码，使用信号量（sem_t）来实现生产者消费者模型。

　　信号量：相当于多把锁，可以理解为加强版的互斥锁，其在一定程度上可以提高并发的效率

　　相关函数介绍：

相关函数
定义信号量 sem_t sem;

int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);    
函数描述: 初始化信号量
函数参数:
　　sem: 信号量变量
　　pshared: 0表示线程同步, 1表示进程同步
　　value: 最多有几个线程操作共享数据
函数返回值:成功返回0, 失败返回-1, 并设置errno值

int sem_wait(sem_t *sem);
函数描述: 调用该函数一次, 相当于sem--, 当sem为0的时候, 引起阻塞
函数参数: 信号量变量
函数返回值: 成功返回0, 失败返回-1, 并设置errno值

int sem_post(sem_t *sem);
函数描述: 调用一次, 相当于sem++
函数参数: 信号量变量
函数返回值: 成功返回0, 失败返回-1, 并设置errno值

int sem_trywait(sem_t *sem);
函数描述: 尝试加锁, 若失败直接返回, 不阻塞
函数参数: 信号量变量
函数返回值: 成功返回0, 失败返回-1, 并设置errno值

int sem_destroy(sem_t *sem);
函数描述: 销毁信号量
函数参数: 信号量变量
函数返回值: 成功返回0, 失败返回-1, 并设置errno值

　　使用步骤：

　　　　1.定义信号量:sem_t

　　　　2.初始化信号量:sem_init(sem_t *);

　　　　3.加锁：sem_wait()

　　　　4.解锁：sem_post

　　　　5.销毁信号量：sem_destroy(

二、代码示例

　　

//使用信号量实现生产者消费者模型
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>

//创建一个结构体节点
typedef struct Node{
        int data;
        struct Node *next;
}Node;

//创建头节点
Node *mFirst;
//定义信号量
sem_t sem_producer;
sem_t sem_consumer;

//生产者线程回调函数
void* producer(void* arg){
        //生产一个产品
        Node *pNode = NULL;
        while(1){
                //枷锁
                pNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
                if(pNode==NULL){
                        perror("malloc error");
                        exit(-1);
                }
                //给节点赋值
                pNode->data = rand()%1000;
                printf("P:[%d]\n",pNode->data);
                pNode->next = mFirst;
                mFirst = pNode;
                //解锁
                sem_post(&sem_consumer);//生产出产品后立马通知消费者线程进行消费
                sleep(rand()%3);

        }
}
//消费者线程回调函数
void* consumer(void * arg){
        Node *pNode = NULL;
        while(1){
                //枷锁
                sem_wait(&sem_consumer);//由于初始化是0，所以立马会阻塞
                pNode = mFirst;
                printf("C:[%d]\n",mFirst->data);
                mFirst = mFirst->next;
                free(pNode);
                pNode = NULL;
                //解锁
                sem_post(&sem_producer);//通知生产者线程，我又消费了一个，你又可以生产了。。
                sleep(rand()%3);
        }
}
int main(){
        //定义线程id
        pthread_t thread1;
        pthread_t thread2;
        //初始化信号量
        sem_init(&sem_producer,0,5);
        sem_init(&sem_consumer,0,0);
        //创建线程
        pthread_create(&thread1,NULL,producer,NULL);
        pthread_create(&thread2,NULL,consumer,NULL);


        pthread_join(thread1,NULL);
        pthread_join(thread2,NULL);

        //销毁信号量
        sem_destroy(&sem_producer);
        sem_destroy(&sem_consumer);
        return 0;
}

　　

三、示例图片:P带包生产者，C代表消费者