生產(chǎn)者與消費者模式 適用場景

生產(chǎn)者和消費者模式適用于生產(chǎn)者和消費者之間存在數(shù)據(jù)交換的場景。在這種模式中，生產(chǎn)者負(fù)責(zé)生產(chǎn)數(shù)據(jù)并將其放入緩沖區(qū)，而消費者負(fù)責(zé)從緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)并進行處理。這種模式的優(yōu)點是可以實現(xiàn)生產(chǎn)者和消費者之間的解耦，使得它們可以獨立地進行操作，從而提高了系統(tǒng)的并發(fā)性和可擴展性。

生產(chǎn)者和消費者模式適用于許多場景，例如：

1. 操作系統(tǒng)中的進程和線程之間的通信；
2. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的讀寫操作；
3. 網(wǎng)絡(luò)通信中的數(shù)據(jù)傳輸；
4. 多線程編程中的任務(wù)隊列等。

總之，只要存在生產(chǎn)者和消費者之間的數(shù)據(jù)交換，就可以考慮使用生產(chǎn)者和消費者模式來實現(xiàn)。

代碼實例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <semaphore.h>

#define BUFFER_SIZE 10
#define SHM_KEY 1234

int main() {
    int shmid;
    int *shmaddr;
    int in = 0, out = 0;

    sem_t *empty, *full, *mutex;

    // 創(chuàng)建共享內(nèi)存
    shmid = shmget(SHM_KEY, BUFFER_SIZE * sizeof(int), IPC_CREAT | 0666);
    if (shmid == -1) {
        perror("shmget");
        exit(1);
    }

    // 將共享內(nèi)存附加到進程的地址空間
    shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);
    if (shmaddr == (int *) -1) {
        perror("shmat");
        exit(1);
    }

    // 初始化信號量
    empty = sem_open("empty", O_CREAT, 0666, BUFFER_SIZE);
    full = sem_open("full", O_CREAT, 0666, 0);
    mutex = sem_open("mutex", O_CREAT, 0666, 1);

    if (empty == SEM_FAILED || full == SEM_FAILED || mutex == SEM_FAILED) {
        perror("sem_open");
        exit(1);
    }

    // 生產(chǎn)者進程
    if (fork() == 0) {
        int item;
        while (1) {
            item = rand() % 100;  // 生產(chǎn)一個隨機數(shù)
            sem_wait(empty);      // 等待緩沖區(qū)非滿
            sem_wait(mutex);      // 互斥訪問緩沖區(qū)
            shmaddr[in] = item;   // 將 item 放入共享內(nèi)存
            in = (in + 1) % BUFFER_SIZE;
            printf("Producer produced item %d\n", item);
            sem_post(mutex);      // 釋放緩沖區(qū)
            sem_post(full);       // 增加緩沖區(qū)中的項目數(shù)
        }
    }

    // 消費者進程
    if (fork() == 0) {
        int item;
        while (1) {
            sem_wait(full);       // 等待緩沖區(qū)非空
            sem_wait(mutex);      // 互斥訪問緩沖區(qū)
            item = shmaddr[out];  // 從共享內(nèi)存中取出一個項目
            out = (out + 1) % BUFFER_SIZE;
            printf("Consumer consumed item %d\n", item);
            sem_post(mutex);      // 釋放緩沖區(qū)
            sem_post(empty);      // 增加緩沖區(qū)中的空閑位置數(shù)
        }
    }

    // 等待子進程結(jié)束
    wait(NULL);
    wait(NULL);

    // 刪除共享內(nèi)存和信號量
    shmdt(shmaddr);
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
    sem_unlink("empty");
    sem_unlink("full");
    sem_unlink("mutex");

    return 0;
}

在該示例中，我們使用了共享內(nèi)存和信號量來實現(xiàn)生產(chǎn)者和消費者模式。首先，我們使用 shmget() 函數(shù)創(chuàng)建共享內(nèi)存，然后使用 shmat() 函數(shù)將共享內(nèi)存附加到進程的地址空間中。接著，我們使用 sem_open() 函數(shù)初始化信號量。在生產(chǎn)者進程中，當(dāng)共享內(nèi)存非滿時，生產(chǎn)者將 item 放入共享內(nèi)存，并增加 full 信號量的值；在消費者進程中，當(dāng)共享內(nèi)存非空時，消費者從共享內(nèi)存中取出一個項目，并增加 empty 信號量的值。由于信號量的特性，當(dāng)信號量的值為 0 時，調(diào)用 sem_wait() 函數(shù)的進程將被阻塞，直到信號量的值大于 0。因此，我們不需要使用 while 循環(huán)來輪詢共享內(nèi)存的狀態(tài)。最后，我們使用 shmdt() 函數(shù)將共享內(nèi)存從進程的地址空間中分離，并使用 shmctl() 函數(shù)刪除共享內(nèi)存。同時，我們使用 sem_unlink() 函數(shù)刪除信號量。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-435618.html

到了這里，關(guān)于【設(shè)計模式】C語言使用共享內(nèi)存和信號量，完美實現(xiàn)生產(chǎn)者與消費者模式的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！