请教如何用pthread库实现一个生产者和两个消费者模型？

下面的代码是从网上看到的，实现了一个生产者和一个消费者模型：

1.	#include <stdio.h> 
2.	#include <pthread.h> 
3.	#define BUFFER_SIZE 16 // 缓冲区数量 
4.	struct prodcons 
5.	{ 
6.	  // 缓冲区相关数据结构 
7.	  int buffer[BUFFER_SIZE]; /* 实际数据存放的数组*/ 
8.	  pthread_mutex_t lock; /* 互斥体lock 用于对缓冲区的互斥操作 */ 
9.	  int readpos, writepos; /* 读写指针*/ 
10.	  pthread_cond_t notempty; /* 缓冲区非空的条件变量 */ 
11.	  pthread_cond_t notfull; /* 缓冲区未满的条件变量 */ 
12.	}; 
13.	/* 初始化缓冲区结构 */ 
14.	void init(struct prodcons *b) 
15.	{ 
16.	  pthread_mutex_init(&b->lock, NULL); 
17.	  pthread_cond_init(&b->notempty, NULL); 
18.	  pthread_cond_init(&b->notfull, NULL); 
19.	  b->readpos = 0; 
20.	  b->writepos = 0; 
21.	} 
22.	/* 将产品放入缓冲区,这里是存入一个整数*/ 
23.	void put(struct prodcons *b, int data) 
24.	{ 
25.	  pthread_mutex_lock(&b->lock); 
26.	  /* 等待缓冲区未满*/ 
27.	  if ((b->writepos + 1) % BUFFER_SIZE == b->readpos) 
28.	  { 
29.	    pthread_cond_wait(&b->notfull, &b->lock); 
30.	  } 
31.	  /* 写数据,并移动指针 */ 
32.	  b->buffer[b->writepos] = data; 
33.	  b->writepos++; 
34.	  if (b->writepos >  = BUFFER_SIZE) 
35.	    b->writepos = 0; 
36.	  /* 设置缓冲区非空的条件变量*/ 
37.	  pthread_cond_signal(&b->notempty); 
38.	  pthread_mutex_unlock(&b->lock); 
39.	} 
40.	 
41.	/* 从缓冲区中取出整数*/ 
42.	int get(struct prodcons *b) 
43.	{ 
44.	  int data; 
45.	  pthread_mutex_lock(&b->lock); 
46.	  /* 等待缓冲区非空*/ 
47.	  if (b->writepos == b->readpos) 
48.	  { 
49.	    pthread_cond_wait(&b->notempty, &b->lock); 
50.	  } 
51.	  /* 读数据,移动读指针*/ 
52.	  data = b->buffer[b->readpos]; 
53.	  b->readpos++; 
54.	  if (b->readpos >  = BUFFER_SIZE) 
55.	    b->readpos = 0; 
56.	  /* 设置缓冲区未满的条件变量*/ 
57.	  pthread_cond_signal(&b->notfull); 
58.	  pthread_mutex_unlock(&b->lock); 
59.	  return data; 
60.	} 
61.	 
62.	/* 测试:生产者线程将1 到10000 的整数送入缓冲区,消费者线 
63.	程从缓冲区中获取整数,两者都打印信息*/ 
64.	#define OVER ( - 1) 
65.	struct prodcons buffer; 
66.	void *producer(void *data) 
67.	{ 
68.	  int n; 
69.	  for (n = 0; n < 10000; n++) 
70.	  { 
71.	    printf("%d --->\n", n); 
72.	    put(&buffer, n); 
73.	  } put(&buffer, OVER); 
74.	  return NULL; 
75.	} 
76.	 
77.	void *consumer(void *data) 
78.	{ 
79.	  int d; 
80.	  while (1) 
81.	  { 
82.	    d = get(&buffer); 
83.	    if (d == OVER) 
84.	      break; 
85.	    printf("--->%d \n", d); 
86.	  } 
87.	  return NULL; 
88.	} 
89.	 
90.	int main(void) 
91.	{ 
92.	  pthread_t th_a, th_b; 
93.	  void *retval; 
94.	  init(&buffer); 
95.	  /* 创建生产者和消费者线程*/ 
96.	  pthread_create(&th_a, NULL, producer, 0); 
97.	  pthread_create(&th_b, NULL, consumer, 0); 
98.	  /* 等待两个线程结束*/ 
99.	  pthread_join(th_a, &retval); 
100.	  pthread_join(th_b, &retval); 
101.	  return 0; 
102.	} 

现在我想实现类似这样的：生产者每生产一个data，供两个消费者消费，
等这两个消费者都消费完同一个data，才能写入新的data。
另外这两个消费者同时消费，互不干扰，尽可能并发，代码应该如何写呢？

8 个解决方案

#1

引用 楼主 testpwd 的回复:

下面的代码是从网上看到的，实现了一个生产者和一个消费者模型：

C/C++ code?1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556575859606162636465666768697071727374757……

帮顶

#2

定义一对标志位，如
bool resumed[2]; // 0表示消费者A，1表示消费者B
消费者消费后置位各自的标志位
生产者根据标志位决定生产并重置标志位

或者定义一个计数器，如
int counter;
也是类似上述的想法，不过就是要多一个AB之间更新此counter的同步

#3

用标志位的话是不是要频繁的查询这个标志位？

#4

仅供参考

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#ifdef WIN32
    #include <windows.h>
    #include <io.h>
#else
    #include <unistd.h>
    #include <sys/time.h>
    #include <pthread.h>
    #define  CRITICAL_SECTION   pthread_mutex_t
    #define  _vsnprintf         vsnprintf
#endif
//Log{
#define MAXLOGSIZE 20000000
#define ARRSIZE(x) (sizeof(x)/sizeof(x[0]))
#include <time.h>
#include <sys/timeb.h>
#include <stdarg.h>
char logfilename1[]="MyLog1.log";
char logfilename2[]="MyLog2.log";
char logstr[16000];
char datestr[16];
char timestr[16];
char mss[4];
CRITICAL_SECTION cs_log;
FILE *flog;
#ifdef WIN32
void Lock(CRITICAL_SECTION *l) {
    EnterCriticalSection(l);
}
void Unlock(CRITICAL_SECTION *l) {
    LeaveCriticalSection(l);
}
#else
void Lock(CRITICAL_SECTION *l) {
    pthread_mutex_lock(l);
}
void Unlock(CRITICAL_SECTION *l) {
    pthread_mutex_unlock(l);
}
#endif
void LogV(const char *pszFmt,va_list argp) {
    struct tm *now;
    struct timeb tb;

    if (NULL==pszFmt||0==pszFmt[0]) return;
    if (-1==_vsnprintf(logstr,ARRSIZE(logstr),pszFmt,argp)) logstr[ARRSIZE(logstr)-1]=0;
    ftime(&tb);
    now=localtime(&tb.time);
    sprintf(datestr,"%04d-%02d-%02d",now->tm_year+1900,now->tm_mon+1,now->tm_mday);
    sprintf(timestr,"%02d:%02d:%02d",now->tm_hour     ,now->tm_min  ,now->tm_sec );
    sprintf(mss,"%03d",tb.millitm);
    printf("%s %s.%s %s",datestr,timestr,mss,logstr);
    flog=fopen(logfilename1,"a");
    if (NULL!=flog) {
        fprintf(flog,"%s %s.%s %s",datestr,timestr,mss,logstr);
        if (ftell(flog)>MAXLOGSIZE) {
            fclose(flog);
            if (rename(logfilename1,logfilename2)) {
                remove(logfilename2);
                rename(logfilename1,logfilename2);
            }
            flog=fopen(logfilename1,"a");
            if (NULL==flog) return;
        }
        fclose(flog);
    }
}
void Log(const char *pszFmt,...) {
    va_list argp;

    Lock(&cs_log);
    va_start(argp,pszFmt);
    LogV(pszFmt,argp);
    va_end(argp);
    Unlock(&cs_log);
}
//Log}
int main(int argc,char * argv[]) {
    int i;
#ifdef WIN32
    InitializeCriticalSection(&cs_log);
#else
    pthread_mutex_init(&cs_log,NULL);
#endif
    for (i=0;i<10000;i++) {
        Log("This is a Log %04d from FILE:%s LINE:%d\n",i, __FILE__, __LINE__);
    }
#ifdef WIN32
    DeleteCriticalSection(&cs_log);
#else
    pthread_mutex_destroy(&cs_log);
#endif
    return 0;
}

//循环向a函数每次发送200个字节长度（这个是固定的）的buffer,
//a函数中需要将循环传进来的buffer，组成240字节（也是固定的）的新buffer进行处理，
//在处理的时候每次从新buffer中取两个字节打印
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <windows.h>
#include <process.h>
#include <io.h>
//Log{
#define MAXLOGSIZE 10000000
#define ARRSIZE(x) (sizeof(x)/sizeof(x[0]))
#include <time.h>
#include <sys/timeb.h>
#include <stdarg.h>
char logfilename1[]="MyLog1.log";
char logfilename2[]="MyLog2.log";
char logstr[16000];
char datestr[16];
char timestr[16];
char mss[4];
CRITICAL_SECTION cs_log;
FILE *flog;
void Lock(CRITICAL_SECTION *l) {
    EnterCriticalSection(l);
}
void Unlock(CRITICAL_SECTION *l) {
    LeaveCriticalSection(l);
}
void LogV(const char *pszFmt,va_list argp) {
    struct tm *now;
    struct timeb tb;

    if (NULL==pszFmt||0==pszFmt[0]) return;
    if (-1==_vsnprintf(logstr,ARRSIZE(logstr),pszFmt,argp)) logstr[ARRSIZE(logstr)-1]=0;
    ftime(&tb);
    now=localtime(&tb.time);
    sprintf(datestr,"%04d-%02d-%02d",now->tm_year+1900,now->tm_mon+1,now->tm_mday);
    sprintf(timestr,"%02d:%02d:%02d",now->tm_hour     ,now->tm_min  ,now->tm_sec );
    sprintf(mss,"%03d",tb.millitm);
    printf("%s %s.%s %s",datestr,timestr,mss,logstr);
    flog=fopen(logfilename1,"a");
    if (NULL!=flog) {
        fprintf(flog,"%s %s.%s %s",datestr,timestr,mss,logstr);
        if (ftell(flog)>MAXLOGSIZE) {
            fclose(flog);
            if (rename(logfilename1,logfilename2)) {
                remove(logfilename2);
                rename(logfilename1,logfilename2);
            }
            flog=fopen(logfilename1,"a");
            if (NULL==flog) return;
        }
        fclose(flog);
    }
}
void Log(const char *pszFmt,...) {
    va_list argp;

    Lock(&cs_log);
    va_start(argp,pszFmt);
    LogV(pszFmt,argp);
    va_end(argp);
    Unlock(&cs_log);
}
//Log}
#define ASIZE    200
#define BSIZE    240
#define CSIZE      2
char Abuf[ASIZE];
char Cbuf[CSIZE];
CRITICAL_SECTION cs_HEX ;
CRITICAL_SECTION cs_BBB ;
struct FIFO_BUFFER {
    int  head;
    int  tail;
    int  size;
    char data[BSIZE];
} BBB;
int No_Loop=0;
void HexDump(int cn,char *buf,int len) {
    int i,j,k;
    char binstr[80];

    Lock(&cs_HEX);
    for (i=0;i<len;i++) {
        if (0==(i%16)) {
            sprintf(binstr,"%03d %04x -",cn,i);
            sprintf(binstr,"%s %02x",binstr,(unsigned char)buf[i]);
        } else if (15==(i%16)) {
            sprintf(binstr,"%s %02x",binstr,(unsigned char)buf[i]);
            sprintf(binstr,"%s  ",binstr);
            for (j=i-15;j<=i;j++) {
                sprintf(binstr,"%s%c",binstr,('!'<buf[j]&&buf[j]<='~')?buf[j]:'.');
            }
            Log("%s\n",binstr);
        } else {
            sprintf(binstr,"%s %02x",binstr,(unsigned char)buf[i]);
        }
    }
    if (0!=(i%16)) {
        k=16-(i%16);
        for (j=0;j<k;j++) {
            sprintf(binstr,"%s   ",binstr);
        }
        sprintf(binstr,"%s  ",binstr);
        k=16-k;
        for (j=i-k;j<i;j++) {
            sprintf(binstr,"%s%c",binstr,('!'<buf[j]&&buf[j]<='~')?buf[j]:'.');
        }
        Log("%s\n",binstr);
    }
    Unlock(&cs_HEX);
}
int GetFromRBuf(int cn,CRITICAL_SECTION *cs,FIFO_BUFFER *fbuf,char *buf,int len) {
    int lent,len1,len2;

    lent=0;
    Lock(cs);
    if (fbuf->size>=len) {
        lent=len;
        if (fbuf->head+lent>BSIZE) {
            len1=BSIZE-fbuf->head;
            memcpy(buf     ,fbuf->data+fbuf->head,len1);
            len2=lent-len1;
            memcpy(buf+len1,fbuf->data           ,len2);
            fbuf->head=len2;
        } else {
            memcpy(buf     ,fbuf->data+fbuf->head,lent);
            fbuf->head+=lent;
        }
        fbuf->size-=lent;
    }
    Unlock(cs);
    return lent;
}
void thdB(void *pcn) {
    char        *recv_buf;
    int          recv_nbytes;
    int          cn;
    int          wc;
    int          pb;

    cn=(int)pcn;
    Log("%03d thdB              thread begin...\n",cn);
    while (1) {
        Sleep(10);
        recv_buf=(char *)Cbuf;
        recv_nbytes=CSIZE;
        wc=0;
        while (1) {
            pb=GetFromRBuf(cn,&cs_BBB,&BBB,recv_buf,recv_nbytes);
            if (pb) {
                Log("%03d recv %d bytes\n",cn,pb);
                HexDump(cn,recv_buf,pb);
                Sleep(1);
            } else {
                Sleep(1000);
            }
            if (No_Loop) break;//
            wc++;
            if (wc>3600) Log("%03d %d==wc>3600!\n",cn,wc);
        }
        if (No_Loop) break;//
    }
}
int PutToRBuf(int cn,CRITICAL_SECTION *cs,FIFO_BUFFER *fbuf,char *buf,int len) {
    int lent,len1,len2;

    Lock(cs);
    lent=len;
    if (fbuf->size+lent>BSIZE) {
        lent=BSIZE-fbuf->size;
    }
    if (fbuf->tail+lent>BSIZE) {
        len1=BSIZE-fbuf->tail;
        memcpy(fbuf->data+fbuf->tail,buf     ,len1);
        len2=lent-len1;
        memcpy(fbuf->data           ,buf+len1,len2);
        fbuf->tail=len2;
    } else {
        memcpy(fbuf->data+fbuf->tail,buf     ,lent);
        fbuf->tail+=lent;
    }
    fbuf->size+=lent;
    Unlock(cs);
    return lent;
}
void thdA(void *pcn) {
    char        *send_buf;
    int          send_nbytes;
    int          cn;
    int          wc;
    int           a;
    int          pa;

    cn=(int)pcn;
    Log("%03d thdA              thread begin...\n",cn);
    a=0;
    while (1) {
        Sleep(100);
        memset(Abuf,a,ASIZE);
        a=(a+1)%256;
        if (16==a) {No_Loop=1;break;}//去掉这句可以让程序一直循环直到按Ctrl+C或Ctrl+Break或当前目录下存在文件No_Loop
        send_buf=(char *)Abuf;
        send_nbytes=ASIZE;
        Log("%03d sending %d bytes\n",cn,send_nbytes);
        HexDump(cn,send_buf,send_nbytes);
        wc=0;
        while (1) {
            pa=PutToRBuf(cn,&cs_BBB,&BBB,send_buf,send_nbytes);
            Log("%03d sent %d bytes\n",cn,pa);
            HexDump(cn,send_buf,pa);
            send_buf+=pa;
            send_nbytes-=pa;
            if (send_nbytes<=0) break;//
            Sleep(1000);
            if (No_Loop) break;//
            wc++;
            if (wc>3600) Log("%03d %d==wc>3600!\n",cn,wc);
        }
        if (No_Loop) break;//
    }
}
int main() {
    InitializeCriticalSection(&cs_log );
    Log("Start===========================================================\n");
    InitializeCriticalSection(&cs_HEX );
    InitializeCriticalSection(&cs_BBB );

    BBB.head=0;
    BBB.tail=0;
    BBB.size=0;

    _beginthread((void(__cdecl *)(void *))thdA,0,(void *)1);
    _beginthread((void(__cdecl *)(void *))thdB,0,(void *)2);

    if (!access("No_Loop",0)) {
        remove("No_Loop");
        if (!access("No_Loop",0)) {
            No_Loop=1;
        }
    }
    while (1) {
        Sleep(1000);
        if (No_Loop) break;//
        if (!access("No_Loop",0)) {
            No_Loop=1;
        }
    }
    Sleep(3000);
    DeleteCriticalSection(&cs_BBB );
    DeleteCriticalSection(&cs_HEX );
    Log("End=============================================================\n");
    DeleteCriticalSection(&cs_log );
    return 0;
}

#5

本人新手，试了一下，仅供参考。
编译命令: gcc producer_customer.c -pthread -Wall -std=c99

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>
#include <pthread.h>

struct {
	char buf[2];
	bool cc1, cc2;
} *production = NULL;

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond_producter = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond_customer = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

void *producter(void *argv)
{
	while(1) {
		pthread_mutex_lock(&mutex);

		if(!production) {
			production = malloc(sizeof(*production));
			strcpy(production->buf, "a");
		} else {
			while(production->cc1 || production->cc2) 
				pthread_cond_wait(&cond_customer, &mutex);
			char c = production->buf[0] + 1;
			production->buf[0] = c > 'z' ? 'a' : c;
		}

		production->cc1 = production->cc2 = true;
		pthread_cond_signal(&cond_producter);

		pthread_mutex_unlock(&mutex);
	}
}

void *customer1(void *argv)
{
	while(1) {
		pthread_mutex_lock(&mutex);

		while(!production || !production->cc1) 
			pthread_cond_wait(&cond_producter, &mutex);

		printf("custom 1: %s\n", production->buf);
		production->cc1 = false;

		if(!production->cc2)
			pthread_cond_signal(&cond_customer);
		else
			pthread_cond_signal(&cond_producter);

		pthread_mutex_unlock(&mutex);
	}
}

void *customer2(void *argv)
{
	while(1) {
		pthread_mutex_lock(&mutex);

		while(!production || !production->cc2) 
			pthread_cond_wait(&cond_producter, &mutex);

		printf("custom 2: %s\n", production->buf);
		production->cc2 = false;

		if(!production->cc1)
			pthread_cond_signal(&cond_customer);
		else
			pthread_cond_signal(&cond_producter);

		pthread_mutex_unlock(&mutex);
	}
}

int main()
{
	pthread_t tid;

	pthread_create(&tid, NULL, customer1, NULL);
	pthread_create(&tid, NULL, customer2, NULL);
	pthread_create(&tid, NULL, producter, NULL);

	pthread_join(tid, NULL);
	free(production);

	return 0;
}

#6

引用 5 楼 ArthurJia 的回复:

本人新手，试了一下，仅供参考。
编译命令: gcc producer_customer.c -pthread -Wall -std=c99


C/C++ code
?



1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556……

程序中的三处等待条件变量的地方可以不用while循环的，只用if判断就行了。

#7

引用 6 楼 heijing9009 的回复:

引用 5 楼 ArthurJia 的回复:本人新手，试了一下，仅供参考。
编译命令: gcc producer_customer.c -pthread -Wall -std=c99


C/C++ code
?



123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839……

是应该用while判断，因为有可能发送虚假唤醒：期待的条件尚不成立的唤醒。
详见 UNIX网络编程 卷2：进程间通信。135页（中文翻译版）。

#8

引用 7 楼 ArthurJia 的回复:

引用 6 楼 heijing9009 的回复:
引用 5 楼 ArthurJia 的回复:本人新手，试了一下，仅供参考。
编译命令: gcc producer_customer.c -pthread -Wall -std=c99


C/C++ code
?



123456789101112131415161718192021222324252627282930313233……

以前还真没注意，受教了啊