任务一 创造一个多线程共同访问变量的问题
编写程序，定义一个全局变量sum，并赋值为0，在主线程中创建20个子线程，要求：
1、这些子线程完成同样的功能，每个线程循环10000次，每次对sum执行+1操作
2、所有子线程执行完之后，在主线程中打印最终的sum的值
提示：
每个线程对sum+1执行10000次，总共创建20个线程，那么这些子线程全部执行完之后，sum的值理论上应该是200000，但是，程序运行的结果并非200000（或许你的程序运行结果确实是200000，那么你可以尝试将子线程数目增加，但要注意子线程数目过多可能会导致部分线程创建失败，适当调整你的子线程数目，到能够出现竞争问题为止，即出现sum最终值不符合预期为止）。
hello.c
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>
int sum = 0;
void *thrd_func(void *arg) {
int i;
for(i=0; i<10000; i++) {
sum++;
}
}
int main(){
int ret,i;
pthread_t tid[20];
for(i=0; i<20; i++){
ret = pthread_create(&tid[i], NULL,thrd_func, NULL);
}
for(i=0; i<20; i++){
pthread_join(tid[i], NULL);
}
printf("sum = %d\n", sum);
return 0;
}
任务二 解决多线程共同访问变量的问题
1、分析任务一，运行结果与预期不符的原因。
2、使用锁机制，解决多线程共同访问变量的问题，所使用的接口为pthread_mutex_lock();
使用方法：
先定义并初始化：pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
加锁：pthread_mutex_lock(&mutex);
解锁：pthread_mutex_unlock(&mutex);
3、修改后的代码能够正确预期的结果。
hello.c
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>
pthread_mutex_t mutex;
int sum = 0;
void *thrd_func(void *arg) {
int i;
pthread_mutex_lock(&mutex);
for(i=0; i<10000; i++) {
sum++;
}
pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
int main(){
int ret,i;
pthread_t tid[20];
pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
for(i=0; i<20; i++){
ret = pthread_create(&tid[i], NULL,thrd_func, NULL);
}
for(i=0; i<20; i++){
pthread_join(tid[i], NULL);
}
pthread_mutex_destroy(&mutex);
printf("sum = %d\n", sum);
return 0;
}
任务三 使用信号量解决生产者消费者问题
编写程序，模拟生产者消费者的流程。实现思路如下：
1、分别创建N个生产者，N个消费者线程，并创建一个容纳M个商品的缓冲池（可以实现为一个数组，数组元素初始化为0，表示一个空缓冲池）。
2、生产者每次生产一个产品，将产品按顺序（从数组的起始位置顺序存放）放入到缓冲池中（修改数组元素值为1）。
3、消费者每次按顺序（从数组的起始位置顺序取产品）取产品消费（将对应位置的元素值修改为0）。
4、生产者、消费者每次生产/消费完产品之后，睡眠一个随机的时间(0-5秒之间的随机数)。
5、每次生产者/消费者修改了缓冲池的内容后，都将当前缓冲区的内容显示出来。
提示：
以某一个生产者线程为例的伪代码：
while（1）{
请求空缓冲区信号量；
请求访问缓冲区的互斥锁；
生产一个产品(修改in指针指向的数组值为1)
in指针+1；
打印缓冲区中所有的数据内容；
释放互斥锁；
释放信号量；
sleep(0-5之间的随机数)
}
hello.c
#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<semaphore.h>
#define N 10
#define M 10
sem_t p_size;
sem_t c_size;
int buffer[M];
int p_index = 0;
int c_index = 0;
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
void printBuffer() {
int i;
for (i = 0;i < M; i++) {
printf("%d ", buffer[i]);
}
printf("\n");
}
void *producer(void* arg) {
while (1) {
sem_wait(&p_size);
pthread_mutex_lock(&mutex);
buffer[p_index] = 1;
p_index = (p_index+1) % M;
printf("producer: ");
printBuffer();
pthread_mutex_unlock(&mutex);
sem_post(&c_size);
sleep(rand() % 6);
}
}
void *consumer(void* arg) {
while (1) {
sem_wait(&c_size);
pthread_mutex_lock(&mutex);
buffer[c_index] = 0;
c_index = (c_index+1) % M;
printf("consumer: ");
printBuffer();
pthread_mutex_unlock(&mutex);
sem_post(&p_size);
sleep(rand() % 6);
}
}
int main(int argc, char* argv[])
{
pthread_t p[N];
pthread_t c[N];
sem_init(&p_size, 0, M);
sem_init(&c_size, 0, 0);
int i;
for (i = 0;i < N; i++) {
if (pthread_create(&p[i], NULL, &producer, NULL) != 0) {
perror("pthread_create");
}
if (pthread_create(&c[i], NULL, &consumer, NULL) != 0) {
perror("pthread_create");
}
}
for (i = 0;i < N; i++) {
if (pthread_join(p[i], NULL) != 0) {
perror("pthread_join");
}
if (pthread_join(c[i], NULL) != 0) {
perror("pthread_join");
}
}
return 0;
}