操作系统 记录型信号量实现生产者消费者问题（完整代码）

问题描述 

用信号量模拟生产者-消费者问题的过程。生产者和消费者两个线程共享同一个缓冲区，生产者不断向缓冲区中添加产品，消费者从缓冲区中消费产品。要保证缓冲区满了之后生产者不能再继续添加产品，需要等消费者至少消费一个产品之后生产者才能继续生产产品；缓冲区空了之后消费者不能再消费产品，需要等生产者至少生产一个产品之后消费者才能继续消费产品。

向缓冲区中添加产品和从缓冲区消费产品需要互斥操作保持同步。

生产者需要等待缓冲区有空间才能生产产品；消费者也不能在缓冲区为空时消费产品。这两个过程需要信号量来通知进行。

设置三个信号量

Mutex信号量实现生产者和消费之间的间接相互制约关系，资源共享，在某一时刻只能有一个享用资源。

Full、Empty信号量实现生产者和消费者之间的直接相互制约关系，进程合作。Empty为生产者的约束，缓冲区满使生产者不能操作。Full为消费者的制约，缓冲区空使消费者不能操作。

 完整代码

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <Windows.h>
#include <process.h>
using namespace std;

#define BUFFER_SIZE 16
char buffer[BUFFER_SIZE]; //缓冲区
int in = 0, out = 0;

HANDLE Full;
HANDLE Mutex;
HANDLE Empty;
//初始化显示缓冲区，把空的标记为 “*”
void InitBuffer()
{
	for (int i = 0;i < BUFFER_SIZE;i++)
	{
		buffer[i] = '*';
	}
}
//显示缓冲区
void showBuffer()
{
	cout << "缓冲区存储情况为（*为无产品）：";
	for (int i = 0;i < BUFFER_SIZE;i++)
	{
		cout << buffer[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}
//生产者
DWORD WINAPI Producer(LPVOID)  
{	
	do
	{
		WaitForSingleObject(Empty,INFINITE);
		WaitForSingleObject(Mutex, INFINITE);

		char nextp[] = { 'a','d','c' };//产品
         srand(time(0) + rand());
		int k = (rand() % 3); //随机生产其中一种产品
		buffer[in] = nextp[k];
		cout << "【1】生产者在缓冲区" << in << "加入产品" << buffer[in] << endl;
		showBuffer();   //加入产品之后显示整个缓冲区情况
		cout << endl;
		in = (in + 1) % BUFFER_SIZE;  //循环 
		Sleep(100);  

		ReleaseSemaphore(Full,1,NULL); 
		ReleaseMutex(Mutex);
	} while (true);
}
//消费者
DWORD WINAPI Consumer(LPVOID)
{
	do
	{
		WaitForSingleObject(Full, INFINITE);  
		WaitForSingleObject(Mutex, INFINITE);
		
		cout << "【2】消费者在缓冲区消费第" << out << "个产品" << buffer[out] << endl;
//已消费产品为空，标记为“*”
		buffer[out] = '*'; 
		//缓冲区情况
		showBuffer();
		cout << endl;
		out = (out + 1) % BUFFER_SIZE;
		Sleep(100); 

		ReleaseSemaphore(Empty,1,NULL);  
		ReleaseMutex(Mutex);
	} while (true);
}
int main()
{
	InitBuffer();
	Mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);
	Full = CreateSemaphore(NULL,0,BUFFER_SIZE, (LPCWSTR)"full");
	Empty = CreateSemaphore(NULL, BUFFER_SIZE, BUFFER_SIZE,(LPCWSTR)"empty");
	
	HANDLE produceThread = CreateThread(NULL, 0, Producer, NULL, 0, NULL);
	HANDLE consumerThread = CreateThread(NULL, 0, Consumer, NULL, 0, NULL);

	Sleep(INFINITE);

	CloseHandle(Empty);//关闭句柄
	CloseHandle(Full);
	CloseHandle(Mutex);
	CloseHandle(produceThread);
	CloseHandle(produceThread);
}

运行结果

感谢指导！

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