【C语言】【Linux】【信号量 P.V操作】 生产者消费者问题实现

信号量简介

信号量 (Semaphore)是表示资源的实体，是一个与队列有关的整形变量，其值仅能由P、V操作来改变。公用信号量常用于实现进程间互斥，初始值通常设为1。私用信号量常用于用于实现进程间同步，初始值通常为0或n

P、V操作

当一个进程想要访问临界区资源时，它必须先执行P原语(系统态下执行的某些具有特定功能的程序段)操作将信号量sem减1。若sem>=0，则可以访问资源，否则进程挂起。当它完成对临界区资源操作后，执行V原语操作将sem加1，以释放资源。

sem初试值为1，所以任意进程执行完P操作后sem值变为0，该进程进入临界区。在此进程执行V操作之前，另一进程想要访问临界区，执行P操作后sem值变为-1，因此该进程阻塞。第一个进程执行V操作后，sem值变为0，从而第二个进程唤醒进入就绪队列。第二个进程执行V操作后，如果没有其它进程申请进入临界区，sem值恢复到初始值1。

生产者消费者问题

生产者-消费者问题是典型的PV操作问题。生产者的任务是生成一定量的数据放到缓冲区，并且重复此过程。消费者的任务会从缓冲区拿走数据，并且重复此过程。关键在于保证生产者不会在缓冲区满时继续生产，消费者不会在缓冲区为空时继续消费。缓冲区满时，生产者进程需要阻塞。缓冲区为空时，消费者进程需要阻塞。并且消费者生产这不能同时访问缓冲区。
信号量empy判断生产者是否还可以生产，信号量full判断是否还可以消费，信号量mutex用于互斥访问缓冲区。empty、full是私用信号量，用于进程同步，mutex是公用信号量，用于进程互斥。

//生产者进程
producer:
	生产产品；
	p(empty);  //空的时候信号量empty为缓冲区大小
	p(mutex);	
	送产品进入缓冲区
	v(mutex);
	v(full);  //满的时候信号量0

//消费者进程
consumer:
	p(full);  
	p(mutex);	
	从缓冲区取走产品
	v(mutex);
	v(empty);
	消费产品；

C语言在Linux下的实现

创建PRODUCE个线程模拟生产者，CONSUMER个线程模拟消费者，一个数组模拟缓冲区情况。

宏定义(全局变量)

#define PRODUCER 4      //生产者数量
#define CONSUMER 4      //消费者数量
#define BUFFER 8        //缓冲区大小

int producer_id