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问题描述

有两个线程：一个生产者线程和一个消费者线程程共享一个初始为空、固定大小为maxbuf的缓存（缓冲区）。生产者的工作是向缓冲区中存数据，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，如此反复; 同时，只有缓冲区不空时，消费者才能从中取出消息，一次消费一个数据（即将其从缓存中移出），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。

简单实现（不使用同步机制）

#include
   
    #include
    
     #include
     
      #include
      
       #include
       
        #include
        
         #define maxbuf 5using namespace std;struct Shared //共享的缓冲区{ int buf[maxbuf];};Shared shared;void *produce(void *arg){ //生产者处理函数 for(int x=0;x
        
       
      
     
    
   

运行结果

我们发现：第3-6行输出是错误的（数据还没产生，就已经被消费。）

使用同步机制（有名信号量）

我们需要三个信号量：

sem_t *mutex,*empty,*full;

mutex 使得生产者线程和消费者线程可以互斥的执行，因为不能同时生产和消费（类似于互斥锁）。

具体实现

#include
   
    #include
    
     #include
     
      #include
      
       #include
       
        #include
        
         #define maxbuf 5using namespace std;struct Shared{ int buf[maxbuf]; sem_t *mutex,*empty,*full; //信号量};Shared shared;void *produce(void *arg){ for(int x=0;x
        
       
      
     
    
   

运行结果

我们发现：运行结果正常。

另一种实现 （基于内存的信号量）

#include
   
    #include
    
     #include
     
      #include
      
       #include
       
        #include
        
         #define maxbuf 5using namespace std;struct Shared{ int buf[maxbuf]; sem_t mutex,empty,full;};Shared shared;void *produce(void *arg){ for(int x=0;x
        
       
      
     
    
   

运行结果

相同的结果。

两种信号量的比较

1、有名信号量必须指定一个相关联的文件名称，这个name通常是文件系统中的某个文件；无名信号量不需要指定名称。

2、有名信号量既可用于线程间的同步，又能用于进程间的同步；无名信号量通过shared参数来决定是进程内还是相关进程间共享。

3、有名信号量是随内核持续的，一个进程创建一个信号量，另外的进程可以通过该信号量的外部名（创建信号量使用的文件名）来访问它。进程结束后，信号量还存在，并且信号量的值也不会改动。无名信号量的持续性却是不定的：如果无名信号量是由单个进程内的各个线程共享的，那么该信号量就是随进程持续的，当该进程终止时它也会消失。如果某个无名信号量是在不同进程间同步的，该信号量必须存放在共享内存区中，只要该共享内存区存在，该信号量就存在。