C++——基于环形队列的生产者消费者模型

基于环形队列的生产消费模型

  • 环形队列采用数组模拟,用模运算来模拟环状特性
  • 环形结构起始状态和结束状态都是一样的,不好判断为空或者为满,所以就需要通过计数器或者标记位来判断满或空。另外也可以预留一个空的位置,作为满的状态
  • 消费者总是跟在生产者的后边,且不会超过生产者
  • 生产者一直在消费者的前边,且不会超过消费者一圈
  • head和tail指向同一个位置的时候,队列为空
  • 当head在tail的下一个位置时,环形队列为满
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/*#####  ringqueue.cc   ####*/
#include"test.hpp"

const int num=16;

using namespace std;

void *consume_routine(void *arg)
{
int d;
RingQueue *q=(RingQueue*)arg;
for(;;)
{
q->PopData(d);
cout<<"consume done,data is..."<<d<<endl;
}
}
void *product_routine(void *arg)
{
RingQueue *q=(RingQueue*)arg;
srand((unsigned long)time(NULL));
for(;;)
{
int d=rand()%100+1;
q->PushData(d);
cout<<"Product done,data is..."<<d<<endl;
sleep(1);
}
}
int main()
{
RingQueue *q=new RingQueue(num);
pthread_t c,p;
pthread_create(&c,NULL,consume_routine,(void*)q);
pthread_create(&p,NULL,product_routine,(void*)q);


pthread_join(&c,NULL);
pthread_join(&p,NULL);


delete(q);



return 0;
}
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/*******   test.hpp   *******/
#ifndef __TEST_HPP__
#define __TEST_HPP__

#include<vector>
#include<iostream>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
#include<time.h>
#include<semaphore.h>
#include<stdlib.h>



class RingQueue
{
private:
std::vector<int> ring;
int cap;
sem_t blank_sem;
sem_t data_sem;

int c_step; //consume在圈中的位置
int p_step; //product在圈中的位置
private:
void P(sem_t &sem)
{
sem_wait(&sem);
}
void V(sem_t &sem)
{
sem_post(&sem);
}
public:
RingQueue(int cap_):cap(cap_),ring(cap_)
{
c_step=p_step=0; //初始时c_step和p_step在同一格
sem_init(&blank_sem,0,cap); //初始时需要写入的输入是整个圈的容量
sem_init(&data_sem,0,0); //初始时需要consume的值为0
}
void PushData(const int& data) //进行数据生产
{
P(blank_sem);
ring[p_step]=data; //把数据放进去
V(data_sem);
p_step++;
p_step%=cap; //进行模运算来模拟环形特性
}
void PopData(int &data )
{
P(data_sem); //申请数据资源
data=ring[c_step]; //拿到数据
V(blank_sem); //空出格子
c_step++;
c_step%=cap;
}
~RingQueue()
{
sem_destroy(&blank_sem);
sem_destroy(&data_sem);
}

};

#endif
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******   makefile   ******

ringqueue:ringqueue.cc
g++ -o $@ $^ -lpthread -fpermissive
.PHONY:clean
clean:
rm -f ringqueue