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消费者生产者模型使用C++实现。

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简介:
#include#include#include#include#include//定义一些常量;//本程序允许的最大临界区数;#define MAX_BUFFER_NUM 10//秒到微秒的乘法因子;#define INTE_PER_SEC 1000//本程序允许的生产和消费线程的总数;#define MAX_THREAD_NUM 64//定义一个结构,记录在测试文件中指定的每一个线程的参数struct ThreadInfo{ int serial; //线程序列号 char entity; //是P还是C double delay; //线程延迟 int thread_request[MAX_THREAD_NUM]; //线程请求队列 int n_request; //请求个数};//全局变量的定义//临界区对象的声明,用于管理缓冲区的互斥访问;int Buffer_Critical[MAX_BUFFER_NUM]; //缓冲区声明,用于存放产品;ThreadInfo Thread_Info[MAX_THREAD_NUM]; //线程信息数组;HANDLE h_Thread[MAX_THREAD_NUM]; //用于存储每个线程句柄的数组;HANDLE empty_semaphore; //一个信号量;HANDLE h_mutex; //一个互斥量;HANDLE h_Semaphore[MAX_THREAD_NUM]; //生产者允许消费者开始消费的信号量;CRITICAL_SECTION PC_Critical[MAX_BUFFER_NUM]; DWORD n_Thread = 0; //实际的线程的数目;DWORD n_Buffer_or_Critical; //实际的缓冲区或者临界区的数目;//生产消费及辅助函数的声明void Produce(void *p);void Consume(void *p); bool IfInOtherRequest(int);int FindProducePositon();int FindBufferPosition(int);int main(int argc, char **argv){ //声明所需变量; DWORD wait_for_all; ifstream inFile; if (argc!=2) { printf(Usage:%s \n,argv[0]); return 1; } //初始化缓冲区; for(int i=0;i< MAX_BUFFER_NUM;i++) Buffer_Critical[i] = -1; //初始化每个线程的请求队列; for(int j=0;j> n_Buffer_or_Critical; inFile.get(); // 读取测试文件中的空格,将文件指针指向下一行; printf(输入文件是:\n); //回显获得的缓冲区的数目信息; printf(%d \n,(int) n_Buffer_or_Critical); //提取每个线程的信息到相应数据结构中; while(inFile){ inFile >> Thread_Info[n_Thread].serial; inFile >> Thread_Info[n_Thread].entity; inFile >> Thread_Info[n_Thread].delay; char c; inFile.get(c); while(c!=\n&& !inFile.eof()) { inFile>> Thread_Info[n_Thread].thread_request[Thread_Info[n_Thread].n_request++]; inFile.get(c); } n_Thread++; } //回显获得的线程信息,便于确认正确性; for(j=0;j<(int) n_Thread;j++) { int Temp_serial = Thread_Info[j].serial; char Temp_entity = Thread_Info[j].entity; double Temp_delay = Thread_Info[j].delay; printf( \nthread%2d %c %f ,Temp_serial,Temp_entity,Temp_delay); int Temp_request = Thread_Info[j].n_request; for(int k=0;kserial; m_delay = (DWORD)(((ThreadInfo*)(p))->delay *INTE_PER_SEC); Sleep(m_delay); //开始请求生产 printf(Producer %2d sends the produce require.\n,m_serial); //互斥访问下一个可用于生产的空临界区,实现写写互斥; wait_for_mutex = WaitForSingleObject(h_mutex,-1); //确认有空缓冲区可供生产,同时将空位置数empty减1;用于生产者和消费者的同步; //若没有则一直等待,直到消费者进程释放资源为止; wait_for_semaphore = WaitForSingleObject(empty_semaphore,-1); int ProducePos = FindProducePosition(); ReleaseMutex(h_mutex); //生产者在获得自己的空位置并做上标记后,以下的写操作在生产者之间可以并发; //核心生产步骤中,程序将生产者的ID作为产品编号放入,方便消费者识别; printf(Producer %2d begin to produce at position %2d.\n,m_serial,ProducePos); Buffer_Critical[ProducePos] = m_serial; printf(Producer %2d finish producing :\n ,m_serial); printf( position[ %2d ]:%3d \n\n ,ProducePos,Buffer_Critical[ProducePos]); //使生产者写的缓冲区可以被多个消费者使用,实现读写同步; ReleaseSemaphore(h_Semaphore[m_serial],n_Thread,NULL);}//消费者进程void Consume(void * p){ //局部变量声明; DWORD wait_for_semaphore,m_delay; int m_serial,m_requestNum; //消费者的序列号和请求的数目; int m_thread_request[MAX_THREAD_NUM]; //本消费线程的请求队列; //提取本线程的信息到本地; m_serial = ((ThreadInfo*)(p))->serial; m_delay = (DWORD)(((ThreadInfo*)(p))->delay *INTE_PER_SEC); m_requestNum = ((ThreadInfo *)(p))->n_request; for (int i = 0;ithread_request[i]; Sleep(m_delay); //循环进行所需产品的消费 for(i =0;ithread_request[i] =-1; if(!IfInOtherRequest(m_thread_request[i])) { Buffer_Critical[BufferPos] = -1; //-1标记缓冲区为空; printf(Consumer %2d finish consuming %2d:\n ,m_serial,m_thread_request[i]); printf( position[ %2d ]:%3d \n\n ,BufferPos,Buffer_Critical[BufferPos]); ReleaseSemaphore(empty_semaphore,1,NULL); } else { printf(Consumer %2d finish consuming product %2d\n\n ,m_serial,m_thread_request[i]); } //离开临界区 LeaveCriticalSection(&PC_Critical[BufferPos]); }}

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  • Windows下C++
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    本教程介绍在Windows操作系统中使用C++编程语言实现经典的生产者与消费者问题,通过多线程和同步技术展示如何管理并发访问共享资源。 在Windows环境下使用C++实现生产者-消费者问题,并及时输出缓存区的状态以方便理解。代码包含详细的注释,便于阅读。
  • jchc.rar_tearshmj_-问题(C++)_
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    本资源提供了使用C++语言解决经典的生产者-消费者问题的代码示例,通过文件jchc.rar中的内容帮助学习者理解线程同步和互斥锁的应用。适合对并发编程感兴趣的开发者研究参考。 基于生产者/消费者模型,在Windows 2000环境下创建一个控制台进程,并在该进程中生成n个线程以模拟生产和消费过程,实现进程(或线程)间的同步与互斥功能。
  • C++中的
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    简介:本文章将探讨C++编程语言中实现消费者生产者模式的方法与技巧,分析其在多线程程序设计中的应用及其重要性。 ```c++ #include #include // 定义ThreadInfo结构体用于存储线程相关信息 typedef struct { int serial; double delay; int n_request; int thread_request[MAX_THREAD_NUM]; } ThreadInfo; int Buffer_Critical[MAX_BUFFER_POSITION]; // 缓冲区状态数组 void Produce(void *p); void Consume(void * p); // 主函数或调用这些线程的其他部分 int main() { HANDLE hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, Global\\h_mutex); HANDLE emptySemaphore = CreateSemaphore(NULL, MAX_BUFFER_POSITION - 1, MAX_BUFFER_POSITION - 1, empty_semaphore); // 创建生产者和消费者线程并传递相关参数,这里省略具体创建过程 } // 生产者进程函数 void Produce(void *p) { DWORD wait_for_mutex; DWORD wait_for_semaphore; int m_serial; ThreadInfo* info = (ThreadInfo*) p; // 从结构体中获取生产者的序列号和延迟时间(毫秒) m_serial = info->serial; Sleep(info->delay * INTE_PER_SEC); printf(Producer %2d sends the produce require.\n, m_serial); wait_for_mutex = WaitForSingleObject(hMutex, -1); // 获取互斥锁 wait_for_semaphore = WaitForSingleObject(emptySemaphore, -1); int ProducePos = FindProducePosition(); ReleaseMutex(hMutex); printf(Producer %2d begin to produce at position %2d.\n, m_serial, ProducePos); Buffer_Critical[ProducePos] = m_serial; // 生产者ID作为产品编号 printf(Producer %2d finish producing:\n ,m_serial); printf(position[%2d]:%3d\n\n ,ProducePos,Buffer_Critical[ProducePos]); ReleaseSemaphore(emptySemaphore, 1, NULL); } // 消费者进程函数 void Consume(void *p) { DWORD wait_for_semaphore; int m_serial; ThreadInfo* info = (ThreadInfo*) p; // 获取消费者序列号和延迟时间(毫秒) m_serial = info->serial; Sleep(info->delay * INTE_PER_SEC); for(int i=0 ;in_request;i++) { printf(Consumer %2d request to consume product %2d\n,m_serial,info->thread_request[i]); wait_for_semaphore = WaitForSingleObject(hSemaphore[info->thread_request[i]], -1); int BufferPos = FindBufferPosition(info->thread_request[i]); EnterCriticalSection(&PC_Critical[BufferPos]); printf(Consumer %2d begin to consume product %2d\n,m_serial, info->thread_request[i]); if(!IfInOtherRequest(info->thread_request[i])) { Buffer_Critical[BufferPos] = -1; printf(Consumer %2d finish consuming product:\n , m_serial); printf(position[%2d]:%3d\n, BufferPos, Buffer_Critical[BufferPos]); ReleaseSemaphore(emptySemaphore, 1, NULL); // 增加空缓冲区信号量 } else { printf(Consumer %2d finish consuming product %2d.\n , m_serial ,info->thread_request[i]); } LeaveCriticalSection(&PC_Critical[BufferPos]); } } // 其他辅助函数,如FindProducePosition, FindBufferPosition, IfInOtherRequest等 ``` 这段代码定义了生产者和消费者线程的实现,并通过互斥锁、信号量来保证并发操作的安全性。具体而言: - `main` 函数用于创建并初始化必要的同步对象。 - 生产者函数在获得空缓冲区后,将自身序列号作为产品写入指定位置;同时释放相应生产者的消费者数量限制,以允许其他等待的消费者进行消费。 - 消费者线程则请求所需的产品,并在其可用时进入临界区执行具体操作。若该产品的所有需求均被满足,则会重置缓冲区状态并增加空缓冲区信号量。 上述代码中未包含具体的辅助函数实现,如`FindProducePosition`, `FindBufferPosition`, 和 `IfInOtherRequest`等,这些在实际应用时需要根据具体情况来编写。
  • _LabVIEW_
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    本实验通过LabVIEW平台实现经典生产者-消费者问题的模拟,利用队列结构解决多线程环境下的同步与互斥问题,加深对并发编程的理解。 学习如何使用LabVIEW实现生产者消费者数据结构,并掌握队列操作的相关知识。
  • Python中并发
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    本文章介绍了如何使用Python语言来实现经典的生产者与消费者并发模型,包括相关概念讲解及代码示例。 在Windows环境下实现多线程生产者消费者模型可以使用锁(Lock)、信号量(Semaphore、BoundedSemaphore)、条件变量(Condition)、队列(Queue)以及事件(Event)。对于多进程的生产者消费者模型,同样可以用到信号量(Semaphore)、条件变量(Condition)、队列(Queue)和事件(Event),同时还可以利用管道(Pipe)。除此之外,在不同计算机之间实现该模型时可以使用socket或远程调用(RPC)技术。 无论是采用类还是函数的形式来定义进程或者线程都是可行的,具体取决于应用场景和个人偏好。
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    本项目采用C语言编写,旨在通过模拟经典的生产者-消费者问题,展示进程同步与互斥的经典算法。代码中使用信号量机制确保数据安全及流程协调,适用于学习并发控制和多线程编程原理。 在C语言中实现生产者消费者问题时,需要分配一个包含n个缓冲区的共享资源池。定义两个信号量:empty表示当前空闲的缓冲区数量,full表示已满的缓冲区数量;另外还需要互斥信号量mutex来确保进程访问缓冲区前获取此信号量,并在操作完成后释放它。 为了模拟多生产者和消费者的情况,在程序中创建3个进程或线程作为生产者,4个进程或线程作为消费者。同时,需要一个文件作为数据源,其中预先写入了部分内容用于测试目的。 接下来是实现生产者的具体工作流程:从指定的文件读取数据,并申请empty信号量和互斥信号量mutex进入临界区操作;将所读的数据放入缓冲区内之后释放相应的empty与mutex信号量。
  • C语言问题
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    本项目使用C语言编写了一个经典的“生产者-消费者”问题的解决方案,通过信号量机制实现了进程间的同步与互斥,有效解决了多线程环境下的资源访问冲突。 使用C语言来模拟进程通信中的生产者消费者问题,在Windows和Linux系统上实现这一功能是非常有价值的练习。这种实践可以帮助开发者深入理解操作系统底层的并发控制机制以及如何在不同平台上进行有效的资源管理与同步操作。通过这种方式,可以更好地掌握信号量、管道或者共享内存等技术的应用场景,并且能够提升解决实际编程挑战的能力。
  • C++中的
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    本篇教程将详细介绍C++编程语言中实现生产者-消费者问题的方法和技巧,包括使用队列、条件变量等技术来解决线程同步与互斥访问的问题。适合对并发编程感兴趣的开发者学习参考。 生产者-消费者模式是一个经典的并发编程模型,在C++中的实现可以参考一些国外开发者写的示例代码。这些示例通常会详细展示如何使用多线程来模拟资源生产和消费的过程,非常适合学习和理解该设计模式的原理及应用。 如果需要查找相关的演示代码或文档,请尝试搜索技术论坛或者官方库文件中提供的例子,这样可以帮助更好地掌握这种模式的具体实现方式。
  • C++中问题的
    优质
    本文介绍了如何在C++中实现经典的生产者-消费者问题,通过多线程和同步机制保证数据的安全交换。 我们希望分享用C++实现的生产者消费者经典问题的程序。