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生产者消费者问题 C++实现
- 知识准备
- - thread
  - - 介绍
    - 成员类
    - 成员函数
  - sleep_for
  - - 介绍
  - mutex
  - - 介绍
    - 成员函数
  - unique_lock
  - - 介绍
    - 成员函数
  - codition_variable
  - - 介绍
    - 成员函数
- 代码示例

生产者消费者问题 C++实现

知识准备

thread

介绍

定位于头文件的class thread
表示单个执行线程, 没有两个thread对象会表示同一个线程
- 不可复制构造
- 不可复制赋值

成员类

成员函数

get_id
- 返回线程的id
hardware_concurrency
- 返回实现支持的并发线程数
join
- 等待线程完成其执行

sleep_for

介绍

定义域头文件

声明

template< class Rep, class Period >
void sleep_for( const std::chrono::duration<Rep, Period>& sleep_duration );

sleep_duration : 要睡眠的时长

mutex

介绍

定义于头文件
mutex 提供排他性非递归所有权语义：
- 调用方线程从它成功调用 lock 或 try_lock 开始，到它调用 unlock 为止占有 mutex 。
- 线程占有 mutex 时，所有其他线程若试图要求 mutex 的所有权，则将阻塞（对于 lock 的调用）或收到 false 返回值（对于 try_lock ）.
- 调用方线程在调用 lock 或 try_lock 前必须不占有 mutex 。

成员函数

lock
- 锁定互斥, 若互斥不可用则堵塞
unlock
- 解锁互斥

unique_lock

介绍

定义于

声明

template< class Mutex >
class unique_lock;

成员函数

lock
- 锁定关联互斥
unlock
- 解锁关联互斥
mutex
- 返回指向关联互斥的指针

codition_variable

介绍

定义于头文件 <condition_variable>
声明class condition_variable;
有意修改变量的线程必须:
- 1. 获得std:: mutex(通过std::unique_lock)
  2. 在保有锁时进行修改
  3. 执行 notify_one 或 notify_all
任何有意在 std::condition_variable 上等待的线程必须
- 1. 获得std::unique_lock <std::mutex>
  2. 执行 wait 、 wait_for 或 wait_until ，等待操作自动释放互斥，并悬挂线程的执行
  3. 线程被唤醒，且自动重获得互斥
**std::condition_variable只可与 std::unique_lock<std::mutex>一同使用；

成员函数

notify_one
- 通知一个等待线程
notify_all
- 通知所有等待线程
wait
- 阻塞当前进程, 直至被唤醒
wait_for
- 阻塞当前线程，直到条件变量被唤醒，或到指定时限时长后
- wait_until
  - ```
  阻塞当前线程，直到条件变量被唤醒，或直到抵达指定时间点
```

代码示例

// operator_system.cpp: 定义控制台应用程序的入口点。
//#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <windows.h>
#include <thread>using namespace std;static const int buffer_size = 10; // 缓存大小
static const int item_total = 100; //总共要生产 item_total个item// 缓存结构体, 使用循环队列当做缓存
struct Buffer
{int buffer[buffer_size];size_t read_position; // 当前读位置size_t write_position; // 当前写位置mutex mtx; // 读写互斥//条件变量condition_variable not_full; condition_variable not_empty;
}buffer_res;typedef struct Buffer Buffer;void porduce_item(Buffer *b, int item)
{unique_lock<mutex> lock(b->mtx);//设置互斥锁while(((b->write_position + 1) % buffer_size) == b->read_position) {//当前缓存已经满了cout << "buffer is full now, producer is wating....." << endl;(b->not_full).wait(lock); // 等待缓存非full}// 向缓存中添加item(b->buffer)[b->write_position] = item;(b->write_position)++;// 若到达最后一个, 写位置置位0if (b->write_position == buffer_size)b->write_position = 0;(b->not_empty).notify_all();lock.unlock();
}int consume_item(Buffer *b)
{int data;unique_lock <mutex> lock(b->mtx);while (b->write_position == b->read_position){  // 当前buffer 为空cout << "buffer is empty , consumer is waiting....." << endl;(b->not_empty).wait(lock);}data = (b->buffer)[b->read_position];(b->read_position)++;if (b->read_position >= buffer_size)b->read_position = 0;(b->not_full).notify_all();lock.unlock();return data;
}//生产者任务
void producer() {for (int i = 1; i<= item_total;i++) {cout << "prodece the " << i << "^th item ..." << endl;porduce_item(&buffer_res, i);}
}//消费者任务
void consumer()
{static int cnt = 0;while(1) {Sleep(1);int item = consume_item(&buffer_res);cout << "consume the " << item << "^th item" << endl;if (++cnt == item_total)break;}
}//初始化 buffer
void init_buffer(Buffer *b)
{b->write_position = 0;b->read_position = 0;
}int main()
{init_buffer(&buffer_res);thread prodece(producer);thread consume(consumer);prodece.join();consume.join();getchar();
}

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介绍

成员类

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unique_lock

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