【Linux】—— 基于信号量的生产者消费者模型

信号量

前面我们在基于阻塞队列的生产者消费者模型 今天我们来看一下基于信号量的生产者消费者模型，也可以说是基于环形队列的。

POSIX信号量

POSIX信号量和SystemV信号量作用相同，都是用于同步操作，达到无冲突的访问共享资源目的。 但POSIX可以用于线程间同步

初始化信号量

#include 
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
参数：
		pshared:0表示线程间共享，非零表示进程间共享
		value：信号量初始值

销毁信号量

int sem_destroy(sem_t *sem);

等待信号量

功能：等待信号量，会将信号量的值减1
int sem_wait(sem_t *sem);

发布信号量

功能：发布信号量，表示资源使用完毕，可以归还资源了。将信号量值加1。
int sem_post(sem_t *sem);

基于环形队列的生产者消费者模型

• 环形队列采用数组模拟，用模运算来模拟环状特性
• 环形结构起始状态和结束状态都是一样的，不好判断为空或者为满，所以可以通过加计数器或者标记位来判断满或者空。另外也可以预留一个空的位置，作为满的状态
• 但是我们现在有信号量这个计数器，就很简单的进行多线程间的同步过程
• 简单的总结一句话就是，你不能超过我，我不能把你套个圈，这里你是消费者，我是生产者

源码展示

• ring.hpp

#ifndef __RING_HPP__
#define __RING_HPP__

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define NUM 32

using namespace std;

class Ring{
    private:
        int circle[NUM];//环形队列
        int cap;//信号量的容量
        int c_step;//消费者下标
        int p_step;//生产者下标
        sem_t sem_data;//消费者可以消费的数据
        sem_t sem_blank;//生产者可以生产的位置

        void P(sem_t &s)
        {
            sem_wait(&s);
        }
        void V(sem_t &s)
        {
            sem_post(&s);
        }
    public:
        Ring():cap(NUM)
        {
            c_step = p_step = 0;
            sem_init(&sem_data,0,0);
            sem_init(&sem_blank,0,NUM);
        }

        //消费者调用该接口进行消费
        void GetData(int& out)
        {
            P(sem_data);//消费者申请数据资源消费
            out = circle[c_step];//消费者从环形队列中取数据
            c_step++;
            V(sem_blank);//消费者增加空间
            c_step %= cap;//当走到最后时重新置为0
        }
        //生产者调用该接口进行生产
        void PutData(const int& in)
        {
            P(sem_blank);//生产者申请空间生产
            circle[p_step] = in;//往环形队列中插入数据
            p_step++;//下标++
            V(sem_data);//生产者增加数据
            p_step %= cap;//因为是环形队列，当走到下标最后时将它重置为0
        }

        ~Ring()
        {
            sem_destroy(&sem_data);
            sem_destroy(&sem_blank);
        }
};

#endif

• ring.cc

#include "ring.hpp"
#include 

void* consumer(void* arg)
{
    Ring* r = (Ring*)arg;
    int data;
    for(;;){
        r->GetData(data);
        cout << "consumer data:"<< data <PutData(data);
        cout << "product data:"<< data <

• Makefile

ring:ring.cc
	g++ -o $@ $^ -lpthread
.PHONY:clean
clean:
	rm -f ring