操作系统进程同步算法——生产者-消费者问题

问题描述：

一组生产者进程和一组消费者进程共享一个大小为n的缓冲区，只有没其他进程使用缓冲区时，其中的一个进程才能访问缓冲区。对于消费者来说，只有缓冲区不空时才能访问缓冲区并读取信息；对于生产者来说，只有缓冲区不满是才能访问缓冲区并写入信息。

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
using namespace std;

const int n = 10;//设置缓冲区数量
//信号量数据结构
typedef struct semaphore {
	int mutex;//互斥信号
	int empty;//空缓冲区数量
	int full; //满缓冲区数量
}*semaphoreptr;
//缓冲区数组
int a[n];
//定义进程类
class Progress {
	char name;
public:
	Progress() {}
	~Progress(){}
	virtual void wait(semaphoreptr s,int a[]) = 0;//申请访问缓冲区
	virtual void signal(semaphoreptr s) = 0;//使用完毕，释放缓冲区
};
class Producer:public Progress {
public:
	void wait(semaphoreptr s,int a[]);
	void signal(semaphoreptr s);
};
void Producer::wait(semaphoreptr s,int a[]) {
	if (s->mutex == 1) {
		//此时表示消费者正在读取缓冲区信息
		cout << "有进程正在占用缓冲区，无法进行写入..." << endl;
		return;
	}
	if (s->full == n + 1) {
		cout << "缓冲区以满，无法进行写入..." << endl;
		return;
	}
	s->mutex = 1;//锁住缓冲区
	a[s->full] = 6;//默认输入数字为6
}
void Producer::signal(semaphoreptr s) {
	if (s->mutex == 1) {
		s->mutex = 0;//打开缓冲区的互斥锁
		s->full++;
		s->empty--;
		cout << "数据输入成功，释放缓冲区使用权..." << endl;
	}
}
class Consumer :public Progress {
public:
	void wait(semaphoreptr s, int a[]);
	void signal(semaphoreptr s);
};
void Consumer::wait(semaphoreptr s, int a[]) {
	if (s->mutex == 1) {
		cout << "有进程占用缓冲区，无法进行读操作..." << endl;
		return;
	}
	if (s->empty == n) {
		cout << "缓冲区为空，无法进行读操作..." << endl;
		return;
	}
	s->mutex = 1;
	s->full--;
}
void Consumer::signal(semaphoreptr s) {
	if (s->mutex == 1) {
		s->mutex = 0;
		s->empty++;
		cout << "读取成功，读出的数为" << a[s->full] << " 释放缓冲区使用权..."<<endl;
	}
}
int main()
{
	semaphoreptr s = (semaphore *)malloc(sizeof(semaphore));
	s->mutex = 0;
	s->empty = n;
	s->full = 0;
	Producer p;
	Consumer c;
	p.wait(s, a);
	p.signal(s);
	c.wait(s, a);
	c.signal(s);
	p.wait(s, a);
	c.wait(s, a);
	p.signal(s);
	c.wait(s, a);
	c.signal(s);
    return 0;
}

参考书籍： 王道 《2018年操作系统考研复习指导》