本代码实现了一个经典的计算机科学问题——生产者与消费者问题,通过C++编程语言中的多线程技术模拟资源生产和消费过程,确保数据同步和互斥访问。
一组生产者进程负责生成产品供消费者进程使用。系统包含一个有n个缓冲区的池子,每个生产者一次向一个单独的缓冲区内添加消息,而消费者则从这些缓冲区中取出消息进行消费。这种问题可以被看作是相互协作进程中的一种抽象情况。
在这种情况下,不允许消费者访问空的缓冲区去获取产品;同时也不允许生产者往已经满且没有被任何其他进程取走产品的缓冲区里放置新的产品。
我们可以使用一个数组来表示这个有n个(从0到n-1)缓冲区的池子。我们用输入指针in来标记下一个可以接收新消息的位置,每当生产者成功添加了一个新产品之后,就会将in值加一;同时利用输出指针out指示消费者可以从哪里取走产品,每次当一个产品被取出后,out也会相应地增加。
由于缓冲区是循环数组的形式组织的,在这种情况下需要引入互斥信号量mutex来确保多个进程对同一池子访问时不会发生冲突。此外还使用了两个其他类型的信号量empty和full分别代表当前空闲与已满状态下的缓冲区数量,以帮助协调生产和消费过程中的同步问题。