生产者消费者多线程pthread

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qsemaphore生产者消费者用法

qsemaphore生产者消费者用法

qsemaphore生产者消费者用法
qsemaphore是一个在编程中常用的同步原语,用于解决生产者消费者问题。


产者消费者问题指的是多个生产者线程和多个消费者线程共享资源的场景,为了保证数据的正确性和避免竞争条件,需要对资源的访问进行同步。

在使用qsemaphore解决生产者消费者问题时,可以按照以下步骤进行:
1. 创建共享队列:生产者和消费者线程需要共享的数据结构通常是一个队列。

可以使用QQueue或者其他线程安全的队列类来实现。

2. 创建信号量:使用qsemaphore创建两个信号量,一个用于控制资源的生产,一个用于控制资源的消费。

这两个信号量初始值都为0。

3. 创建生产者线程:编写一个函数或者类的方法作为生产者线程,用于向队列
中添加数据。

生产者线程在添加数据之后,需要释放消费者信号量。

4. 创建消费者线程:编写一个函数或者类的方法作为消费者线程,用于从队列
中获取数据并进行处理。

消费者线程在处理完数据之后,需要释放生产者信号量。

5. 启动线程:创建生产者和消费者线程对象,并将其连接到相应的信号量和共
享队列。

6. 运行线程:启动生产者和消费者线程,它们将会在适当的时候等待信号量的
释放,执行任务并释放信号量。

使用qsemaphore可以有效地解决生产者消费者问题,保证了资源的正确访问
顺序和线程之间的同步。

请注意,在实际编程中,还需要考虑异常处理、线程安全等其他因素,以确保程序的正确性和稳定性。

信号量实现生产者消费者问题

信号量实现生产者消费者问题

生产者——消费者问题一、实验目的通过实验,掌握Windows和Linux环境下互斥锁和信号量的实现方法,加深对临界区问题和进程同步机制的理解,同时巩固利用Windows API和Pthread API进行多线程编程的方法。

二、实验内容1. 在Windows操作系统上,利用Win32 API提供的信号量机制,编写应用程序实现生产者——消费者问题。

2. 在Linux操作系统上,利用Pthread API提供的信号量机制,编写应用程序实现生产者——消费者问题。

3. 两种环境下,生产者和消费者均作为独立线程,并通过empty、full、mutex三个信号量实现对缓冲进行插入与删除。

4. 通过打印缓冲区中的内容至屏幕,来验证应用程序的正确性。

三、实验步骤㈠设计思路①声明三个信号量,互斥信号量mutex,计数信号量empty初始化值100,技术信号量full初始化值0,并声明一个缓冲区char类型的buffer数组,大小为10,初始值为N。

②produce利用信号量形成对buffer临界生产,添加一个元素进去,赋值为A。

consume利用信号量形成对buffer临界消费,从buffer 中拿出来一个元素,并将buffer中原来元素赋为B。

每访问一次临界区,就输出buffer值。

③创建多线程,其中5个生产者,和5个消费者,每个线程最多操作缓冲区10次。

㈡流程图四、主要数据结构及其说明声明一个char类型的数组buffer,大小为10,用来做生产者和消费者共同访问的共享变量,可视做临界区。

五、程序运行时的初值和运行结果Win32下Linux下六、实验体会本实验总体感觉不是很难,就是将用信号量解决生产者消费者问题用具体的代码实现。

主要的工作就是分别在Win32和Pthread下用不同的函数名来实现P操作和V操作。

还有就是如何验证程序的正确性,就是通过没执行一次操作就输出缓冲区buffer值来判断是否符合要求。

七、源程序并附上注释Win32下#include <IOSTREAM.h>#include <STDIO.H>#include <windows.h>HANDLE Empty,full,mutex;//声明3个信号量,互斥信号量mutex,计数信号量full和Emptyint x=0;int y=0;char *buffer;//缓冲区buffer//输出buffervoid output(){for (int i=0;i<10;i++){cout<<buffer[i]<<" ";}cout<<"\n";}DWORD WINAPI produce(LPVOID param){int j=0;do{WaitForSingleObject(Empty,INFINITE);//buffer空余量减一WaitForSingleObject(mutex,INFINITE);//形成互斥,只能一个线程去生产cout<<GetCurrentThreadId()<<"^^^^^"<<j<<"^^^^^"; //输出当前线程的id号,和执行的次数buffer[(y++%10)]='A';//生产赋值为Aoutput();//输出bufferj++;ReleaseSemaphore(mutex,1, NULL);//取消互斥,允许其他线程生产ReleaseSemaphore(full,1, NULL);//可以消费量加1 } while (j!=10);//每个线程生产10次return 0;}DWORD WINAPI consume(LPVOID param){int j=0;do{WaitForSingleObject(full,INFINITE);//将可以消费量减1WaitForSingleObject(mutex,INFINITE);//形成互斥访问,自能一个线程可以访问。

linux多线程 pthread常用函数详解

linux多线程 pthread常用函数详解

linux多线程pthread常用函数详解Linux多线程是指在Linux操作系统中运行的多个线程。

线程是执行程序的基本单位,它独立于其他线程而存在,但共享相同的地址空间。

在Linux中,我们可以使用pthread库来实现多线程程序。

本文将详细介绍pthread库中常用的函数,包括线程的创建、退出、同步等。

一、线程创建函数1. pthread_create函数pthread_create函数用于创建一个新线程。

其原型如下:cint pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void*(*start_routine) (void *), void *arg);参数说明:- thread:用于存储新线程的ID- attr:线程的属性,通常为NULL- start_routine:线程要执行的函数地址- arg:传递给线程函数的参数2. pthread_join函数pthread_join函数用于等待一个线程的结束。

其原型如下:int pthread_join(pthread_t thread, void retval);参数说明:- thread:要等待结束的线程ID- retval:用于存储线程的返回值3. pthread_detach函数pthread_detach函数用于将一个线程设置为分离状态,使其在退出时可以自动释放资源。

其原型如下:cint pthread_detach(pthread_t thread);参数说明:- thread:要设置为分离状态的线程ID二、线程退出函数1. pthread_exit函数pthread_exit函数用于退出当前线程,并返回一个值。

其原型如下:cvoid pthread_exit(void *retval);参数说明:- retval:线程的返回值2. pthread_cancel函数pthread_cancel函数用于取消一个线程的执行。

c 多线程实现的四种方式

c 多线程实现的四种方式

c 多线程实现的四种方式C语言是一种非常流行的编程语言,它可以用来实现多线程编程。

多线程编程可以让你的程序更高效、更快速地运行,因为它可以同时执行多个任务。

在这篇文章中,我们将介绍 C 多线程实现的四种方式。

1. 使用 pthread 库pthread 是一个 POSIX 标准定义的多线程库,它提供了一套API 接口,可以用来实现多线程编程。

使用 pthread,你可以创建多个线程并且控制它们的行为。

这种方式是 C 语言实现多线程的最常用方式之一。

2. 使用 OpenMP 库OpenMP 是一个开源的多线程库,它可以用来在 C 语言中实现多线程编程。

OpenMP 提供了一套 API 接口,可以让你更方便地编写并行程序。

使用 OpenMP,你可以使用 #pragma 指令来控制并行执行的代码块。

3. 使用 POSIX 线程POSIX 线程是一种 POSIX 标准定义的多线程接口,它可以用来实现多线程编程。

与 pthread 类似,POSIX 线程提供了一套 API 接口,可以让你更方便地编写多线程程序。

4. 使用 Windows 线程如果你在 Windows 操作系统上编写 C 语言程序,你可以使用Windows 线程来实现多线程编程。

Windows 线程提供了一套 API 接口,可以让你在 Windows 平台上创建多个线程并且控制它们的行为。

总结以上是 C 多线程实现的四种方式。

在选择使用哪种方式时,你应该考虑自己的需求和使用的操作系统。

不同的方式会有不同的 API 接口、性能和可移植性。

如果你需要了解更多关于 C 多线程编程的知识,可以参考相关的书籍和教程。

pthread_cond_timedwait和pthread_cond_signal 原理

pthread_cond_timedwait和pthread_cond_signal 原理

pthread_cond_timedwait和pthread_cond_signal 原理全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:pthread_cond_signal的原理是唤醒等待在条件变量上的一个线程。

该函数的语法为:```int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);```该函数会唤醒一个处于等待状态的线程,使其从等待中返回,并尝试获取与条件变量对应的互斥锁。

这样其他线程就可以竞争这个互斥锁了。

示例1:生产者-消费者模型```c#include <pthread.h>#include <stdio.h>pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER; int data = 0;void* producer(void *arg) {while (1) {pthread_mutex_lock(&mutex);data++;printf("Producer produced: %d\n", data);pthread_mutex_unlock(&mutex);pthread_cond_signal(&cond);}return NULL;}pthread_join(producer_thread, NULL);pthread_join(consumer_thread, NULL);return 0;}```以上示例展示了一个简单的生产者-消费者模型,其中生产者线程负责生产数据,消费者线程负责消费数据。

通过互斥锁和条件变量的配合,实现了生产者和消费者之间的同步与互斥。

第二篇示例:pthread_cond_timedwait和pthread_cond_signal是多线程编程中非常重要的两个函数,它们分别用于线程的条件等待和条件唤醒。

pthread_cond_timewait用法

pthread_cond_timewait用法

pthread_cond_timewait用法pthread_cond_timewait是POSIX线程库中的一个函数,用于在等待条件变量时指定等待时间。

该函数允许线程在等待某个条件成立时,指定一个时间限制,如果在指定时间内条件未发生变化,则线程将被阻塞。

一、函数原型```cint pthread_cond_timewait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex_t *mutex, const struct timespec *abs_timeout);```其中,`cond`是指定的条件变量,`mutex`是可选的互斥锁,用于保护条件变量的操作,`abs_timeout`是指定的绝对时间限制。

二、使用场景在多线程编程中,有时需要线程在等待某个条件成立时有一定的时间限制。

例如,一个生产者-消费者问题中,生产者生产了一个产品后,需要等待消费者来消费,但消费者可能在一段时间内没有动作。

在这种情况下,生产者可以使用pthread_cond_timewait函数来指定一个等待时间,如果在指定时间内消费者未动作,则生产者可以继续生产其他产品。

三、函数参数说明1. `cond`:指向要等待的条件变量的指针。

2. `mutex`:可选的互斥锁,用于保护条件变量的操作。

如果不使用互斥锁,则函数会直接进入阻塞状态,直到条件变量发生变化。

3. `abs_timeout`:绝对时间限制的结构体指针。

该结构体包含两个成员:`tv_sec`表示秒数,`tv_nsec`表示纳秒数。

表示等待的最长时间为指定的秒数加上纳秒数。

如果指定的时间超过了有效期,则函数将立即返回错误。

四、注意事项1. 使用pthread_cond_timewait函数时,必须先使用pthread_cond_init()函数初始化条件变量。

2. 如果不使用互斥锁,则必须在等待期间处理其他线程对条件变量的修改。

否则,可能会导致条件变量的不一致。

pthread使用方法

pthread使用方法

pthread使用方法一、引言pthread是一种多线程库,用于在Unix-like操作系统中创建和管理线程。

它提供了一组函数,可以方便地创建、管理和同步多个线程。

本文将介绍pthread的使用方法,包括线程的创建、同步和销毁等。

二、线程的创建1. 包含头文件在使用pthread之前,需要包含pthread的头文件:#include <pthread.h>2. 定义线程函数线程函数是在线程中执行的函数,它的原型如下:void* thread_func(void* arg);3. 创建线程使用pthread_create函数创建线程:int pthread_create(pthread_t* thread, const pthread_attr_t* attr, void* (*start_routine)(void*), void* arg);pthread_create函数的参数解释如下:- thread:指向线程标识符的指针,用于存储新创建的线程的ID。

- attr:线程属性,通常设置为NULL。

- start_routine:线程函数的地址。

- arg:传递给线程函数的参数。

4. 等待线程结束可以使用pthread_join函数等待线程结束:int pthread_join(pthread_t thread, void** retval);pthread_join函数的参数解释如下:- thread:要等待的线程的ID。

- retval:指向存储线程返回值的指针。

三、线程的同步1. 互斥锁互斥锁用于保护共享资源,防止多个线程同时访问。

使用pthread_mutex_init函数初始化互斥锁,使用pthread_mutex_lock和pthread_mutex_unlock函数加锁和解锁互斥锁。

2. 条件变量条件变量用于在线程之间传递信息,实现线程的等待和唤醒。

使用pthread_cond_init函数初始化条件变量,使用pthread_cond_wait和pthread_cond_signal函数等待和唤醒条件变量。

C语言之生产者与消费者模型

C语言之生产者与消费者模型

C语⾔之⽣产者与消费者模型多线程并发应⽤程序有⼀个经典的模型,即⽣产者/消费者模型。

系统中,产⽣消息的是⽣产者,处理消息的是消费者,消费者和⽣产者通过⼀个缓冲区进⾏消息传递。

⽣产者产⽣消息后提交到缓冲区,然后通知消费者可以从中取出消息进⾏处理。

消费者处理完信息后,通知⽣产者可以继续提供消息。

要实现这个模型,关键在于消费者和⽣产者这两个线程进⾏同步。

也就是说:只有缓冲区中有消息时,消费者才能够提取消息;只有消息已被处理,⽣产者才能产⽣消息提交到缓冲区。

我们⽤⼀个队列来做这个缓冲区,产⽣的消息我们放到这个队列中去,如果这个队列满了,则不放⼊消息,我们这个队列⼤⼩是10,能够存放10条消息。

然后消费者去消费,消费者去这个缓冲区⾥去取数据,同样,如果缓冲区⾥没有数据,那么就不会消费。

这⼀模型的核⼼就是消费者和⽣产者⼀起去抢互斥锁,谁抢到了这个锁谁就有资格对这个缓冲区进⾏相关操作。

分析 ⼀线程负责⽣产数据,另⼀部分线程负责消费数据。

问题1:如果产⽣的块,消费的慢,⽣产者容易饿死 问题2:如果⽣产的慢,消费的快,消费者容易饿死 只有把两个问题协调好,才能最⼤限度的提⾼效率。

代码:#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h>#define MAX 20char storage[MAX] = {};int count = 0;pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;pthread_cond_t full = PTHREAD_COND_INITIALIZER;pthread_cond_t empty = PTHREAD_COND_INITIALIZER;void show_storage(char* role,char* op,char prod){printf("%s:",role);for(int i=0; i<count; i++){printf("%c",storage[i]);}printf("%s%c\n",op,prod);}void* pro_run(void* arg){char* who = "⽣产者";while(1){pthread_mutex_lock(&mutex);while(count >= MAX){printf("%s:满仓\n",who);pthread_cond_wait(&full,&mutex);}char prod = 'A'+rand()%26;storage[count++] = prod;show_storage(who,"->",prod);pthread_cond_signal(&empty);pthread_mutex_unlock(&mutex);usleep(rand()%100*1000);}}void* con_run(void* arg){char* who = "消费者";while(1){pthread_mutex_lock(&mutex);while(count <= 0){printf("%s:空仓\n",who);pthread_cond_wait(&empty,&mutex);}char prod = storage[count--];show_storage(who,"<-",prod);pthread_cond_signal(&full);pthread_mutex_unlock(&mutex);usleep(rand()%100*1000);}}int main(){pthread_t tid1,tid2;pthread_create(&tid1,NULL,pro_run,NULL); pthread_create(&tid2,NULL,con_run,NULL); getchar();}实现:。

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1.互斥#include <stdio.h>#include <pthread.h>#define BUFFER_SIZE 4#define OVER (-1)struct producers//定义生产者条件变量结构{int buffer[BUFFER_SIZE]; //定义缓冲区pthread_mutex_t lock; //访问缓冲区的互斥锁int readpos, writepos; //读写的位置pthread_cond_t notempty; //缓冲区有数据时的标记pthread_cond_t notfull; //缓冲区未满的标记};//初始化缓冲区void init(struct producers *b) //参数即为一个结构体,要struct,//定义时不用typedef{pthread_mutex_init(&b->lock,NULL);pthread_cond_init(&b->notempty,NULL);pthread_cond_init(&b->notfull,NULL); //初始化相关量b->readpos=0;b->writepos=0;//开始位置都为0}//在缓冲区存放一个整数void put(struct producers *b, int data) //两个参数,其中一个为数据{pthread_mutex_lock(&b->lock); //在put函数中完成互斥//当缓冲区为满时等待while((b->writepos+1)%BUFFER_SIZE==b->readpos)//满的条件是两个游标相邻{pthread_cond_wait(&b->notfull,&b->lock);}//在返回之前,pthread_con_wait需要参数b.lockb->buffer[b->writepos]=data; //否则在写的位置写入数据b->writepos++;//游标加一if(b->writepos>=BUFFER_SIZE) b->writepos=0; //满时,写位置置0 //发送当前缓冲区中有数据的信号pthread_cond_signal(&b->notempty);//pthread_mutex_unlock(&b->lock);}//从缓冲区读数据并将数据移走int get(struct producers *b){int data;pthread_mutex_lock(&b->lock);while(b->writepos==b->readpos)//此时无数据可读,阻塞{pthread_cond_wait(&b->notempty,&b->lock);}data=b->buffer[b->readpos]; //否则读数据b->readpos++;if(b->readpos>=BUFFER_SIZE) b->readpos=0;pthread_cond_signal(&b->notfull);pthread_mutex_unlock(&b->lock);return data;//返回读的数据}struct producers buffer;//事先要定义这个全局变量void *producer(void *data) //参数应该为void,与上面的data无关{int n;for(n=0;n<10;n++){printf("Producer : %d-->\n",n);put(&buffer,n);}put(&buffer,OVER);return NULL;}void *consumer(void *data){int d;while(1){d=get(&buffer);if(d==OVER) break;printf("Consumer: --> %d\n",d);}return NULL;}int main(){pthread_t tha,thb;void *retval;init(&buffer);pthread_create(&tha,NULL,producer,0);pthread_create(&thb,NULL,consumer,0);pthread_join(tha,&retval);pthread_join(thb,&retval);return 0;}2.用条件变量#include<stdio.h>#include<pthread.h>#define BUFFER_SIZE 8#define OVER (-1)struct producers {//定义生产者条件变量结构int buffer[BUFFER_SIZE]; //缓冲区pthread_mutex_t lock; //互斥LOCKint readpos , writepos; //读写位置pthread_cond_t notempty; //缓冲区非空条件判断pthread_cond_t notfull; //缓冲区未满条件判断};void init(struct producers * b){//初始化缓冲区pthread_mutex_init(&b->lock,NULL);pthread_cond_init(&b->notempty,NULL);pthread_cond_init(&b->notfull,NULL);b->readpos=0;b->writepos=0;}//缓冲区刚开始的情况void put(struct producers * b,int data){//缓冲区中放入一个数据pthread-_mutex_lock(&b->lock);//当缓冲区为满时等待,即写的位置前移一个就是写的位置了if((b->writepos + 1) % BUFFER_SIZE == b->readpos){pthread_cond_wait(&b->notfull, &b->lock) ;//此时已满,要等信号notfull才能写。

所要做的工作是释放mutex互斥锁,并且阻塞条件变量,直到信号被唤醒,在阻塞前自动释放互斥锁,在返回前自动获得它}//在返回之前,需要参数b->lockb->buffer[b->writepos]=data;//向缓冲区写数据,指针前移b->writepos++;if(b->writepos >= BUFFER_SIZE)b->writepos=0;//写满后调头//发送当前缓冲区有数据信号pthread_cond_signal(&b->notempty);//使得关于参数notempty而阻塞的线程退出阻塞状态,并且要在同一个互斥锁的保护下使用;pthread_mutex_unlock(&b->lock);//解锁}//读数据并移走int get(struct prodcons *b){int data;pthread_mutex_lock(&b->lock);//当缓冲区有数据时等待if(b->writepos == b->readpos){pthread_cond _wait(&b->notempty, &b->lock);}data = b->buffer[b->readpos];b->readpos++;//读数据,指针前移if(b->readpos >= BUFFER_SIZE)b->readpos=0;//发送当前缓冲区未满信号pthread_cond_signal(&b->notfull);pthread_mutex_unlock(&b->lock);return data;}struct prodcons buffer;void *producer(void *data){int n;for(n = 0; n < 10000; n++){printf("%d \n", n) ;put(&buffer, n);}put(&buffer, OVER);return NULL;}void *consumer(void * data){int d;while(1){d = get(&buffer);if(d == OVER)break;printf("%d\n", d);}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;}3.用信号量#include<stdio.h>#include<pthread.h>#include<semaphore.h>#define BUFFER_SIZE 8#define OVER (-1)struct producers {//定义生产者条件变量结构int buffer[BUFFER_SIZE]; //缓冲区sem_t sem_read;sem_t sem_write;int readpos , writepos; //读写位置};void init(struct producers * b){//初始化缓冲区b->readpos=0;b->writepos=0;sem_init(&b->write,0,BUFFER_SIZE-1);sem_init(&b->read,0,0);//初始化一个定位在sem 的匿名信号量。

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