Linux多进程实例与代码优化

#include 
#include 
#include 
#include 

#define BUFFER_SIZE 16

struct prodcons
{
	int buffer[BUFFER_SIZE];
	pthread_mutex_t lock;
	int readpos,writepos;
	pthread_cond_t notempty;
	pthread_cond_t notfull;
};

void init(struct prodcons* b)
{
	pthread_mutex_init(&b->lock,NULL);
	pthread_cond_init(&b->notempty,NULL);
	pthread_cond_init(&b->notfull,NULL);
	b->readpos = 0;
	b->writepos = 0;
}

void put(struct prodcons* b,int data)
{
	pthread_mutex_lock(&b->lock);
	while((b->writepos +1)%BUFFER_SIZE==b->readpos)
	{
		printf("wait for not full.\n");
		pthread_cond_wait(&b->notfull,&b->lock);
	}
	b->buffer[b->writepos] = data;
	b->writepos++;
	if(b->writepos >= BUFFER_SIZE)b->writepos=0;
	pthread_cond_signal(&b->notempty);
	pthread_mutex_unlock(&b->lock);
}

int get(struct prodcons *b)
{
	int data;
	pthread_mutex_lock(&b->lock);
	while(b->writepos == b->readpos)
	{
		printf("wait for not empty");
		pthread_cond_wait(&b->notempty,&b->lock);
	}
	data = b->buffer[b->readpos];
	b->readpos++;
	if(b->readpos >=BUFFER_SIZE)b->readpos=0;
	pthread_cond_signal(&b->notfull);
	pthread_mutex_unlock(&b->lock);
	return data;
}

#define OVER (-1)
struct prodcons buffer;

void *producer(void* data)
{
	int n;
	for(n=0;n<100;n++)
	{
		printf("put---->%d.\n",n);
		put(&buffer,n);
	}
	put(&buffer,OVER);
	printf("producer stopped!\n");
	return NULL;
}

void *consumer(void *data)
{
	int d;
	while(1)
	{
		d = get(&buffer);
		if(d==OVER)break;
		printf("        %d---->get.\n",d);
	}
	printf("consumer stopped!\n");
	return NULL;
}

int main(void)
{
	pthread_t th_a,th_b;
	void *retval;
	init(&buffer);
	pthread_create(&th_a,NULL,producer,0);
	pthread_create(&th_b,NULL,consumer,0);
	pthread_join(th_a,&retval);
	pthread_join(th_b,&retval);
	return 0;
}

这时一个生产者与消费者的程序，程序实现了生产者与消费者并行运行，并且共用一个缓存区。其中使用到一个互斥锁和信号量来共同控制对缓存区的互斥访问，缓存的状态（空，满）的协调。但是全都在一个文件之中以至于main.c十分臃肿，下面时自己的进行的代码优化

main.c

#include 
#include 
#include 
#include 
#include "pro_con.h"

int main(void)
{
	pthread_t th_a,th_b;
	void *retval;
	fun.init(&buffer);
	pthread_create(&th_a,NULL,fun.producer,0);
	pthread_create(&th_b,NULL,fun.consumer,0);
	pthread_join(th_a,&retval);
	pthread_join(th_b,&retval);
	return 0;
}

pro_con.c

//------------------Include Files--------------------------------
#include 
#include 
#include "pro_con.h"
//-------------------------Function Prototype------------------------
static void c_init(struct prodcons* b);	          		    //初始化信号量
static void c_put(struct prodcons* b,int data);	  	 	    //向缓存中放入数据
static int c_get(struct prodcons* b);
static void* c_producer(void* data);
static void* c_consumer(void* data);


//---------------------------Variable-----------------------------
prodcons_fun fun=
{
	c_init,
	c_put,
	c_get,
	c_producer,
	c_consumer
};
struct prodcons buffer;

/*
 *============Function=======================================
 * Name         :   init
 * Description  :   初始化缓存指针信息
 *============================================================
 */ 
static void c_init(struct prodcons* b)               //初始化信号量
{
	pthread_mutex_init(&b->lock,NULL);
	pthread_cond_init(&b->notempty,NULL);
	pthread_cond_init(&b->notfull,NULL);
	b->readpos = 0;
	b->writepos = 0;
}
/*
 *============Function========================================
 * Name             : put
 * Description      :向缓存中放入数据
 *=============================================================
 */

static void c_put(struct prodcons* b,int data)
{
	pthread_mutex_lock(&b->lock);
	while((b->writepos + 1)%BUFFER_SIZE==b->readpos)
	{
		printf("wait for not full.\n");
		pthread_cond_wait(&b->notfull,&b->lock);
	}
	b->buffer[b->writepos] = data;
	b->writepos++;
	if(b->writepos >= BUFFER_SIZE)b->writepos=0;
	pthread_cond_signal(&b->notempty);
	pthread_mutex_unlock(&b->lock);
}

/*
 *===========Function===========================================
 * Name                 :get
 * Description          :从缓存中获取数据
 *=============================================================
 */
static int c_get(struct prodcons* b)
{
	int data;
	pthread_mutex_lock(&b->lock);
	while(b->writepos == b->readpos)
	{
		printf("wait for not empty");
		pthread_cond_wait(&b->notempty,&b->lock);
	}
	data = b->buffer[b->readpos];
	b->readpos++;
	if(b->readpos >= BUFFER_SIZE)b->readpos=0;
	pthread_cond_signal(&b->notfull);
	pthread_mutex_unlock(&b->lock);
	return data;
}

/*
 *================Function========================================
 * Name                :producer
 * Description          :实现一个生产者程序，当生产-1时，程序终止
 *===============================================================
 */
static void* c_producer(void* data)
{
	int n;
	for(n=0;n<100;n++)
	{
		printf("put---->%d.\n",n);
		c_put(&buffer,n);
	}
	c_put(&buffer,OVER);
	printf("producer stopped!\n");
	return NULL;
}

/*
 *==============Function======================================
 * Name               :consumer
 * Description        :消费掉缓存中生产出来的数据，当消费-1时，程序终止
 *=================================================================
 */
static void* c_consumer(void *data)
{
	int d;
	while(1)
	{
		d = c_get(&buffer);
		if(d==OVER)break;
		printf("        %d---->get.\n",d);
	}
	printf("consumer stopped!\n");
	return NULL;
}

pro_con.h

//---------------Defines----------------------------------
#define OVER (-1)          //结束标志
#define BUFFER_SIZE 16     //使用缓存大小


//--------------Type define-----------------------------------------
struct prodcons
{
	int buffer[BUFFER_SIZE];   //缓存申请
	pthread_mutex_t lock;      //缓存锁
	int readpos,writepos;      //读写的位置指针
	pthread_cond_t notempty;  // 不空的信号量
	pthread_cond_t notfull;   //不满的信号量
};

typedef struct 
{
	void (*init)(struct prodcons* b);             //初始化缓存信息
	void (*put)(struct prodcons* b,int data);     //向缓存中放入数据
	int (*get)(struct prodcons* b);		  //从缓存中获得数据
	void* (*producer)(void* data);		  //
	void* (*consumer)(void* data);		  //
}prodcons_fun;
//-------------Extern----------------------------------------------
extern prodcons_fun fun;
extern struct prodcons buffer;

下面主要是讲讲extern关键字与static关键字（来源百度百科），以及在把函数封装在结构体之中。

extern：

extern可以置于变量或者函数前，以表示变量或者函数的定义在别的文件中，提示编译器遇到此变量和函数时在其他模块中寻找其定义。例如：在main.c中根本没有声明变量fun与buffer，但是确可以直接使用。extern的原理很简单，就是告诉编译器：“你现在编译的文件中，有一个标识符虽然没有在本文件中定义，但是它是在别的文件中定义的全局变量，你要放行！”如extern int a；仅仅是一个变量的声明，其并不是在定义变量a，并未为a分配内存空间。变量a在所有模块中作为一种全局变量只能被定义一次，否则会出现连接错误。

static：

当用static修饰变量或者函数的时候，这个变量或者函数将变为静态的，变为静态的有下面几个好处：一：静态全局变量不能被其它文件所用；二：不同的人编写不同的函数时，不用担心自己定义的函数，是否会与其它文件中的函数同名，因为同名也没有关系。

最后在prodcons_fun这个结构体中把所有用到的函数都封装了起来，在此要注意这个结构体的成员永远是  init，put，get，producer，consumer，这五个，因此当fun被初始化为c_init,c_put，c_get，c_producer，c_consumer时，最后调用，还是使用 init，put，get，producer，consumer。因为为初始化的过程中，只是把这几个具体实现函数的函数指针（函数入口地址）传递给了 init，put，get，producer，consumer，这些成员。

还要注意的是，在编译时，需要加上 -l pthread，因为pthread不是默认链接的函数库，如果不加，就会出现找不到有关进程的一些相互函数。