1.cpp

用多进程同步方法解决生产者-消费者问题 设计目的:通过研究Linux 的进程机制和信号量实现生产者消费者问题的并发控制. 说明:有界缓冲区内设有20个存储单元,放入/取出的数据项设定为1-20这2

//本程序于2007.12.24在VC++6.0下运行通过
//系统环境：Windows XP
#include <windows.h>
#include <iostream>

const unsigned short SIZE_OF_BUFFER = 20;//有界缓冲区长度
int g_buffer[SIZE_OF_BUFFER];//开辟缓冲区，用数组表示，可以看成是一个循环队列
unsigned short ProductID = 0;//新生产出来的产品的产品号
unsigned short ConsumeID = 0;//被消耗的产品的产品号
unsigned short in = 0;//产品进缓冲区时的缓冲区下标，用于记录生产者的指针位置
unsigned short out = 0;//产品出缓冲区时的缓冲区下标，用于记录消费者的指针位置
bool g_continue = 1;//控制程序运行：1表示继续运行，0表示停止运行
HANDLE g_hMutex;//线程间的互斥信号量
HANDLE g_hFullSemaphore;//资源信号量：缓冲区满
HANDLE g_hEmptySemaphore;//资源信号量：缓冲区空
DWORD WINAPI Producer(LPVOID);//生产者线程
DWORD WINAPI Consumer(LPVOID);//消费者线程
const unsigned short PRODUCERS_COUNT=4;//生产者的个数
const unsigned short CONSUMERS_COUNT=3;//消费者的个数
const unsigned short THREADS_COUNT=PRODUCERS_COUNT+CONSUMERS_COUNT;//总线程数
HANDLE hThreads[PRODUCERS_COUNT];//各线程的handle
DWORD producerID[CONSUMERS_COUNT];//生产者线程的标识符
DWORD consumerID[THREADS_COUNT];//消费者线程的标识符

/*----------------------------程序提示信息开始------------------------------*/
void info()//程序提示信息
{
	std::cout<<"* - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - *"<<std::endl;
	std::cout<<"| 题    目:生产者消费者问题                     |"<<std::endl;
	std::cout<<"| 作    者:单微微  徐曼                         |"<<std::endl;
	std::cout<<"| 代码行数:200+                                 |"<<std::endl;
	std::cout<<"| 班    级:计本055                               |"<<std::endl;
	std::cout<<"| 完成日期:2007年12月24日                       |"<<std::endl;
	std::cout<<"* - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - *"<<std::endl;
	std::cout<<std::endl<<"按回车键继续";
	getchar();
}
/*----------------------------程序提示信息结束------------------------------*/

/*----------------------------生产一个产品开始------------------------------*/
//生产一个产品，输出其ID号
void Produce()
{
	std::cout<<std::endl;
	std::cerr<<"生产一个产品: "<<++ProductID;
	std::cout<<std::endl;
}
/*----------------------------生产一个产品结束------------------------------*/

/*----------------------把新生产的产品放入缓冲区开始------------------------*/
//把新生产的产品放入缓冲区
void Append()
{
	std::cerr<<"把生产的产品送入缓冲区";
	g_buffer[in]=ProductID;
	in=(in+1)%SIZE_OF_BUFFER;
	std::cerr<<std::endl;
	std::cout<<"缓冲区  产品  生产者/消费者"<<std::endl;
//新产品放入缓冲区后，输出缓冲区当前的状态
	for(int i=0;i<SIZE_OF_BUFFER;++i) 
	{
		//输出缓冲区下标
		if (i<10)
			std::cout<<i<<"       "<<g_buffer[i];
		else
			std::cout<<i<<"      "<<g_buffer[i];
		if(i==in)
		{
			if(g_buffer[i]<10)
				std::cout<<"    ";
			else
				std::cout<<"   ";
			std::cout<<" <-- 生产者";//输出生产者的指针位置
		}
		if(i==out)
		{
			if(g_buffer[i]<10)
				std::cout<<"    ";
			else
				std::cout<<"   ";
			std::cout<<" <-- 消费者";//输出消费者的指针位置
		}
		std::cout<<std::endl;
	}
}
/*----------------------把新生产的产品放入缓冲区结束------------------------*/

/*----------------------------消费一个产品开始------------------------------*/
void Consume()//消费一个产品
{
	std::cout<<std::endl;
	std::cerr<<"消费一个产品: "<<ConsumeID;
	std::cout<<std::endl;
}
/*----------------------------消费一个产品结束------------------------------*/

/*-----------------------从缓冲区中取出一个产品开始-------------------------*/
//从缓冲区中取出一个产品
void Take()
{
	std::cout<<std::endl;
	std::cerr<<"从缓冲区取出一个产品";
	ConsumeID=g_buffer[out];
	out=(out+1)%SIZE_OF_BUFFER;
	std::cerr<<std::endl;
	std::cout<<std::endl;
	std::cout<<"缓冲区  产品  生产者/消费者"<<std::endl;
	//取出一个产品后，输出缓冲区当前的状态
	for(int i=0;i<SIZE_OF_BUFFER;++i) 
	{
		//输出缓冲区下标
		if(i<10)
			std::cout<<i<<"       "<<g_buffer[i];
		else
			std::cout<<i<<"      "<<g_buffer[i];
		if(i==in)
		{
			if(g_buffer[i]<10)
				std::cout<<"    ";
			else
				std::cout<<"   ";
			std::cout<<" <-- 生产者";//输出生产者的指针位置
		}
		if(i==out)
		{
			if(g_buffer[i]<10)
				std::cout<<"    ";
			else
				std::cout<<"   ";
			std::cout<<" <-- 消费者";//输出消费者的指针位置
		}
		std::cout<<std::endl;
	}
}
/*-----------------------从缓冲区中取出一个产品结束-------------------------*/

/*-----------------------------生产者线程开始-------------------------------*/
//生产者线程
DWORD  WINAPI Producer(LPVOID lpPara) 
{
	while(g_continue)
	{
		//资源信号量的P操作
		WaitForSingleObject(g_hFullSemaphore,INFINITE); 
//互斥信号量的P操作
		WaitForSingleObject(g_hMutex,INFINITE); 
		//生产一个产品
		Produce();
		//把新生产的产品放入缓冲区
		Append();
		Sleep(2000);
		//互斥信号量的V操作
		ReleaseMutex(g_hMutex); 
		//资源信号量的V操作
		ReleaseSemaphore(g_hEmptySemaphore,1,NULL); 
	}
	return 0;
}
/*-----------------------------生产者线程结束-------------------------------*/

/*-----------------------------消费者线程开始-------------------------------*/
//消费者线程
DWORD  WINAPI Consumer(LPVOID lpPara) 
{
	while(g_continue)
	{
		//资源信号量的P操作
		WaitForSingleObject(g_hEmptySemaphore,INFINITE); 
		//互斥信号量的P操作
		WaitForSingleObject(g_hMutex,INFINITE); 
		//从缓冲区中取出一个产品
		Take();
		//消费一个产品
		Consume();
		Sleep(2000);
//互斥信号量的V操作
		ReleaseMutex(g_hMutex); 
		//资源信号量的V操作
		ReleaseSemaphore(g_hFullSemaphore,1,NULL); 
	}
	return 0;
}
/*-----------------------------消费者线程结束-------------------------------*/

/*---------------------------创建生产者线程开始-----------------------------*/
void createPT()//创建生产者线程
{
	for(int i=0;i<PRODUCERS_COUNT;++i)
	{
		hThreads[i]=CreateThread(NULL,0,Producer,NULL,0,&producerID[i]);
		if(hThreads[i]==NULL)
			g_continue=0;
	}
}
/*---------------------------创建生产者线程结束-----------------------------*/

/*---------------------------创建消费者线程开始-----------------------------*/
void createCT()//创建消费者线程
{
	for (int j=0;j<CONSUMERS_COUNT;++j)
	{
		hThreads[PRODUCERS_COUNT+j]=CreateThread(NULL,0,Consumer,NULL,0,&consumerID[j]);
		if (hThreads[j]==NULL)
			g_continue=0;
	}
}
/*---------------------------创建消费者线程结束-----------------------------*/

/*-------------------------------主函数开始---------------------------------*/
int main()
{
	//显示程序提示信息
	info();
	//创建互斥信号量
	g_hMutex=CreateMutex(NULL,FALSE,NULL); 
	//创建资源信号量
	g_hFullSemaphore=CreateSemaphore(NULL,SIZE_OF_BUFFER-1,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL);
	g_hEmptySemaphore=CreateSemaphore(NULL,0,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL);
	//创建生产者线程
	createPT();
	//创建消费者线程
	createCT();
//不按回车键的话程序会一直运行下去
	while(g_continue) 
		//按回车键终止程序
		if(getchar())
			g_continue = 0;
}
/*-------------------------------主函数结束---------------------------------*/