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マルチスレッドのプログラミング

「生産者 / 消費者」問題 − セマフォを使った例

例 4-14 のデータ構造は、条件変数による「生産者 / 消費者」問題のコード例 (例 4-11 参照) のデータ構造と似ています。2 つのセマフォでそれぞれ、バッファの使用済スロット数と未使用スロット数を表します。これらのセマフォは、未使用スロットができるまで生産者を待たせ、使用済スロットができるまで消費者を待たせます。

例 4-14 「生産者 / 消費者」問題 − セマフォを使った例


typedef struct {
    char buf[BSIZE];
    sem_t occupied;
    sem_t empty;
    int nextin;
    int nextout;
    sem_t pmut;
    sem_t cmut;
} buffer_t;

buffer_t buffer;

sem_init(&buffer.occupied, 0, 0);
sem_init(&buffer.empty,0, BSIZE);
sem_init(&buffer.pmut, 0, 1);
sem_init(&buffer.cmut, 0, 1);

buffer.nextin = buffer.nextout = 0;

ここでは、もう一組の (バイナリ) セマフォを使用しています。これは 2 値型セマフォで、相互排他ロック (mutex ロック) と同じ働きをします。この 2 つのセマフォは、複数の生産者と複数の未使用スロットが存在する場合と、複数の消費者と複数の使用済みスロットが存在する場合に、バッファへのアクセスを制御します。本来このような場合では mutex を使用すべきですが、セマフォの使用例を示すために特に使用しています。

例 4-15 「生産者 / 消費者」問題 − 生産者


void producer(buffer_t *b, char item) {
    sem_wait(&b->empty);
   sem_wait(&b->pmut);

    b->buf[b->nextin] = item;
    b->nextin++;
    b->nextin %= BSIZE;

    sem_post(&b->pmut);
   sem_post(&b->occupied);
}
例 4-16 「生産者 / 消費者」問題 − 消費者


char consumer(buffer_t *b) {
    char item;

    sem_wait(&b->occupied);
   
    sem_wait(&b->cmut);

    item = b->buf[b->nextout];
    b->nextout++;
    b->nextout %= BSIZE;

    sem_post(&b->cmut);

    sem_post(&b->empty);

    return(item);
}