生产者消费者C++.docx
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生产者消费者C++
#include1
用c++实现生产者消费者问题8
实现生产者消费者问题模拟，显示每次添加和读取数据时缓冲区的状态，17
#include
#include//输入输出流头文件例如fopenfclose
#include
#include
#include
//定义一些常量；
//本程序允许的最大临界区数；
#defineMAX_BUFFER_NUM10
//秒到微秒的乘法因子；
#defineINTE_PER_SEC1000
//本程序允许的生产和消费线程的总数；
#defineMAX_THREAD_NUM64
//定义一个结构，记录在测试文件中指定的每一个线程的参数
structThreadInfo
{
intserial;//线程序列号
charentity;//是生产者还是消费者
doubledelay;//线程延迟
intthread_request[MAX_THREAD_NUM];//线程请求队列
intn_request;//请求个数
};
//全局变量的定义
//临界区对象的声明,用于管理缓冲区的互斥访问；
CRITICAL_SECTIONPC_Critical[MAX_BUFFER_NUM];
intBuffer_Critical[MAX_BUFFER_NUM];//缓冲区声明，用于存放产品；
HANDLEh_Thread[MAX_THREAD_NUM];//用于存储每个线程句柄的数组；
ThreadInfoThread_Info[MAX_THREAD_NUM];//线程信息数组；
HANDLEempty_semaphore;//一个信号量；
HANDLEh_mutex;//一个互斥量；
DWORDn_Thread=0;//实际的线程的数目；
DWORDn_Buffer_or_Critical;//实际的缓冲区或者临界区的数目；
HANDLEh_Semaphore[MAX_THREAD_NUM];//生产者允许消费者开始消费的信号量；
//生产消费及辅助函数的声明
voidProduce（void*p）;
voidConsume（void*p）;
boolIfInOtherRequest（int）;
intFindProducePositon（）;
intFindBufferPosition（int）;
intmain（void）
{
//声明所需变量；
DWORDwait_for_all;
ifstreaminFile;
//初始化缓冲区；
for（inti=0;iBuffer_Critical[i]=-1;
//初始化每个线程的请求队列；
for（intj=0;jfor（intk=0;kThread_Info[j].thread_request[k]=-1;
Thread_Info[j].n_request=0;
}
//初始化临界区；
for（i=0;iInitializeCriticalSection（&PC_Critical[i]）;
//打开输入文件，按照规定的格式提取线程等信息；
inFile.open（"test.txt"）;
//从文件中获得实际的缓冲区的数目；
inFile>>n_Buffer_or_Critical;
inFile.get（）;
printf（"输入文件是:
\n"）;
//回显获得的缓冲区的数目信息；
printf（"%d\n",（int）n_Buffer_or_Critical）;
//提取每个线程的信息到相应数据结构中；
while（inFile）{
inFile>>Thread_Info[n_Thread].serial;
inFile>>Thread_Info[n_Thread].entity;
inFile>>Thread_Info[n_Thread].delay;
charc;
inFile.get（c）;
while（c!
='\n'&&!
inFile.eof（））{
inFile>>Thread_Info[n_Thread].thread_request[Thread_Info[n_Thread].n_request++];
inFile.get（c）;
}
n_Thread++;
}
//回显获得的线程信息，便于确认正确性；
for（j=0;j<（int）n_Thread;j++）{
intTemp_serial=Thread_Info[j].serial;
charTemp_entity=Thread_Info[j].entity;
doubleTemp_delay=Thread_Info[j].delay;
printf（"\nthread%2d%c%f",Temp_serial,Temp_entity,Temp_delay）;
intTemp_request=Thread_Info[j].n_request;
for（intk=0;kprintf（"%d",Thread_Info[j].thread_request[k]）;
cout<}
printf（"\n\n"）;
//创建在模拟过程中几个必要的信号量
empty_semaphore=CreateSemaphore（NULL,n_Buffer_or_Critical,n_Buffer_or_Critical,
"semaphore_for_empty"）;
h_mutex=CreateMutex（NULL,FALSE,"mutex_for_update"）;
//下面这个循环用线程的ID号来为相应生产线程的产品读写时所
//使用的同步信号量命名；
for（j=0;j<（int）n_Thread;j++）{
std:
:
stringlp="semaphore_for_produce_";
inttemp=j;
while（temp）{
charc=（char）（temp%10）;
lp+=c;
temp/=10;
}
h_Semaphore[j+1]=CreateSemaphore（NULL,0,n_Thread,lp.c_str（））;
}
//创建生产者和消费者线程；
for（i=0;i<（int）n_Thread;i++）{
if（Thread_Info[i].entity=='P'）
h_Thread[i]=CreateThread（NULL,0,（LPTHREAD_START_ROUTINE）（Produce）,
&（Thread_Info[i]）,0,NULL）;
else
h_Thread[i]=CreateThread（NULL,0,（LPTHREAD_START_ROUTINE）（Consume）,
&（Thread_Info[i]）,0,NULL）;
}
//主程序等待各个线程的动作结束；
wait_for_all=WaitForMultipleObjects（n_Thread,h_Thread,TRUE,-1）;
printf（"\n\nALLProducerandconsumerhavefinishedtheirwork.\n"）;
printf（"Pressanykeytoquit!
\n"）;
_getch（）;
return0;
}
//确认是否还有对同一产品的消费请求未执行；
boolIfInOtherRequest（intreq）
{
for（inti=0;ifor（intj=0;jif（Thread_Info[i].thread_request[j]==req）
returnTRUE;
returnFALSE;
}
//找出当前可以进行产品生产的空缓冲区位置；
intFindProducePosition（）
{
intEmptyPosition;
for（inti=0;iif（Buffer_Critical[i]==-1）{
EmptyPosition=i;
//用下面这个特殊值表示本缓冲区正处于被写状态；
Buffer_Critical[i]=-2;
break;
}
returnEmptyPosition;
}
//找出当前所需生产者生产的产品的位置；
intFindBufferPosition（intProPos）
{
intTempPos;
for（inti=0;iif（Buffer_Critical[i]==ProPos）{
TempPos=i;
break;
}
returnTempPos;
}
//生产者进程
voidProduce（void*p）
{
//局部变量声明；
DWORDwait_for_semaphore,wait_for_mutex,m_delay;
intm_serial;
//获得本线程的信息；
m_serial=（（ThreadInfo*）（p））->serial;
m_delay=（DWORD）（（（ThreadInfo*）（p））->delay*INTE_PER_SEC）;
Sleep（m_delay）;
//开始请求生产
printf（"Producer%2dsendstheproducerequire.\n",m_serial）;
//确认有空缓冲区可供生产，同时将空位置数empty减1；用于生产者和消费者的同步；
wait_for_semaphore=WaitForSingleObject（empty_semaphore,-1）;
//互斥访问下一个可用于生产的空临界区，实现写写互斥；
wait_for_mutex=WaitForSingleObject（h_mutex,-1）;
intProducePos=FindProducePosition（）;
ReleaseMutex（h_mutex）;
//生产者在获得自己的空位置并做上标记后，以下的写操作在生产者之间可以并发；
//核心生产步骤中，程序将生产者的ID作为产品编号放入，方便消费者识别;
printf（"Producer%2dbegintoproduceatposition%2d.\n",m_serial,ProducePos）;
Buffer_Critical[ProducePos]=m_serial;
printf（"Producer%2dfinishproducing:
\n",m_serial）;
printf（"position[%2d]:
%3d\n",ProducePos,Buffer_Critical[ProducePos]）;
//使生产者写的缓冲区可以被多个消费者使用，实现读写同步；
ReleaseSemaphore（h_Semaphore[m_serial],n_Thread,NULL）;
}
//消费者进程
voidConsume（void*p）
{
//局部变量声明；
DWORDwait_for_semaphore,m_delay;
intm_serial,m_requestNum;//消费者的序列号和请求的数目；
intm_thread_request[MAX_THREAD_NUM];//本消费线程的请求队列；
//提取本线程的信息到本地；
m_serial=（（ThreadInfo*）（p））->serial;
m_delay=（DWORD）（（（ThreadInfo*）（p））->delay*INTE_PER_SEC）;
m_requestNum=（（ThreadInfo*）（p））->n_request;
for（inti=0;im_thread_request[i]=（（ThreadInfo*）（p））->thread_request[i];
Sleep（m_delay）;
//循环进行所需产品的消费
for（i=0;i//请求消费下一个产品
printf（"Consumer%2drequesttoconsume%2dproduct\n",m_serial,m_thread_request[i]）;
//如果对应生产者没有生产，则等待；如果生产了,允许的消费者数目-1；实现了读写同步；
wait_for_semaphore=WaitForSingleObject（h_Semaphore[m_thread_request[i]],-1）;
//查询所需产品放到缓冲区的号
intBufferPos=FindBufferPosition（m_thread_request[i]）;
//开始进行具体缓冲区的消费处理，读和读在该缓冲区上仍然是互斥的；
//进入临界区后执行消费动作；并在完成此次请求后，通知另外的消费者本处请求已
//经满足；同时如果对应的产品使用完毕，就做相应处理；并给出相应动作的界面提
//示；该相应处理指将相应缓冲区清空，并增加代表空缓冲区的信号量；
EnterCriticalSection（&PC_Critical[BufferPos]）;
printf（"Consumer%2dbegintoconsume%2dproduct\n",m_serial,m_thread_request[i]）;
（（ThreadInfo*）（p））->thread_request[i]=-1;
if（!
IfInOtherRequest（m_thread_request[i]））{
Buffer_Critical[BufferPos]=-1;//标记缓冲区为空；
printf（"Consumer%2dfinishconsuming%2d:
\n",m_serial,m_thread_request[i]）;
printf（"position[%2d]:
%3d\n",BufferPos,Buffer_Critical[BufferPos]）;
ReleaseSemaphore（empty_semaphore,1,NULL）;
}
else{
printf（"Consumer%2dfinishconsumingproduct%2d\n",m_serial,m_thread_request[i]）;
}
//离开临界区
LeaveCriticalSection（&PC_Critical[BufferPos]）;
}
}
用c++实现生产者消费者问题
（1）假设缓冲队列共有10个缓冲单元。
（2）生产者线程的工作：
生产出一个产品（即产生一个产品编号），按顺序往缓冲队列中“空”的缓冲单元放产品，并将该缓冲单元置“满”标识（可以用1来表示），若使用完最后一个缓冲单元，则从第一个缓冲单元开始判断，若为“空”则可以使用（即将缓冲队列作为循环队列来使用）。
（3）消费者线程与的工作：
从缓冲队列“满”的缓冲单元中取出一个产品（即产品编号），将该缓冲单元置“空”标识（可以用0来表示），若已经从最后一个缓冲单元取完产品，则从第一个缓冲单元开始判断，若为“满”则可以继续取产品（即将缓冲队列作为循环队列来使用）。
（4）保证两个进程间的互斥和同步
（5）在屏幕上打印缓冲队列的变化情况。
如下图
我要的是程序，不是思路。
#include
#include
#include
#include
#include
//定义一些常量；
//本程序允许的最大临界区数；
#defineMAX_BUFFER_NUM10
//秒到微秒的乘法因子；
#defineINTE_PER_SEC1000
//本程序允许的生产和消费线程的总数；
#defineMAX_THREAD_NUM64
//定义一个结构，记录在测试文件中指定的每一个线程的参数
structThreadInfo
{
intserial;//线程序列号
charentity;//是P还是C
doubledelay;//线程延迟
intthread_request[MAX_THREAD_NUM];//线程请求队列
intn_request;//请求个数
};
//全局变量的定义
//临界区对象的声明,用于管理缓冲区的互斥访问；
intBuffer_Critical[MAX_BUFFER_NUM];//缓冲区声明，用于存放产品；
ThreadInfoThread_Info[MAX_THREAD_NUM];//线程信息数组；
HANDLEh_Thread[MAX_THREAD_NUM];//用于存储每个线程句柄的数组；
HANDLEempty_semaphore;//一个信号量；
HANDLEh_mutex;//一个互斥量；
HANDLEh_Semaphore[MAX_THREAD_NUM];//生产者允许消费者开始消费的信号量；
CRITICAL_SECTIONPC_Critical[MAX_BUFFER_NUM];
DWORDn_Thread=0;//实际的线程的数目；
DWORDn_Buffer_or_Critical;//实际的缓冲区或者临界区的数目；
//生产消费及辅助函数的声明
voidProduce（void*p）;
voidConsume（void*p）;
boolIfInOtherRequest（int）;
intFindProducePositon（）;
intFindBufferPosition（int）;
intmain（intargc,char**argv）
{
//声明所需变量；
DWORDwait_for_all;
ifstreaminFile;
if（argc!
=2）{
printf（"Usage:
%s\n",argv[0]）;
return1;
}
//初始化缓冲区；
for（inti=0;iBuffer_Critical[i]=-1;
//初始化每个线程的请求队列；
for（intj=0;jfor（intk=0;kThread_Info[j].thread_request[k]=-1;
Thread_Info[j].n_request=0;
}
//初始化临界区；
for（i=0;iInitializeCriticalSection（&PC_Critical[i]）;
//打开输入文件，按照规定的格式提取线程等信息；
inFile.open（argv[1]）;
//从文件中获得实际的缓冲区的数目,即测试文件第一行的信息；
inFile>>n_Buffer_or_Critical;
inFile.get（）;//读取测试文件中的空格，将文件指针指向下一行；
printf（"输入文件是:
\n"）;
//回显获得的缓冲区的数目信息；
printf（"%d\n",（int）n_Buffer_or_Critical）;
//提取每个线程的信息到相应数据结构中；
while（inFile）{
inFile>>Thread_Info[n_Thread].serial;
inFile>>Thread_Info[n_Thread].entity;
inFile>>Thread_Info[n_Thread].delay;
charc;
inFile.get（c）;
while（c!
='\n'&&!
inFile.eof（））{
inFile>>Thread_Info[n_Thread].thread_request[Thread_Info[n_Thread].n_request++];
inFile.get（c）;
}
n_Thread++;
}
//回显获得的线程信息，便于确认正确性；
for（j=0;j<（int）n_Thread;j++）{
intTemp_serial=Thread_Info[j].serial;
charTemp_entity=Thread_Info[j].entity;
doubleTemp_delay=Thread_Info[j].delay;
printf（"\nthread%2d%c%f",Temp_serial,Temp_entity,Temp_delay）;
intTemp_request=Thread_Info[j].n_request;
for（intk=0;kprintf（"%d",Thread_Info[j].thread_request[k]）;
cout<}
printf（"\n\n"）;
//创建在模拟过程中几个必要的信号量
empty_semaphore=CreateSemaphore（NULL,n_Buffer_or_Critical,n_Buffer_or_Critical,
"semaphore_for_empty"）;
h_mutex=CreateMutex（NULL,FALSE,"mutex_for_update"）;
//下面这个循环用线程的ID号来为相应生产线程的产品读写时所
//使用的同步信号量命名；
for（j=0;j<（int）n_Thre
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