c - 生产者-消费者问题的无限循环

Question

我试图更好地理解 c 编程中的 fork() 和并发性。我是一个新手，我很难理解其中的逻辑。我尝试使用 fork() 制作一个简单的生产者-消费者程序。基本上，一个 Producer() 函数应该从 stdin 中获取一个字符，并将其写入文件。与此同时，第二个进程运行消费者代码，该代码应该读取文件中的最后一个字符并将其回显到屏幕上。 Producer() 和consumer() 函数本身运行良好，即它们正在执行各自应该执行的操作，但问题在于并发性。这是我的代码:

#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

FILE* fp;
//char c;

void producer(){
        char c=' ';
        while(c!='x'){
                puts("enter a char");
                c = getchar();

                while((fp = fopen("shared.txt", "at"))==NULL); //while the file is in use by another program

                fputc(c,fp);

                if(c!='\n')puts("file written to successfully");
                fclose(fp);
        }
        return;
}

char readChar(){
        char c;
        while((fp = fopen("shared.txt", "rt"))==NULL);
        fseek(fp, -1, SEEK_END);
        c = fgetc(fp);
        fclose(fp);
        return c;
}

void consumer(){
        char c;
        do{
                c = readChar();
                printf("This is the latest character supplied: %c\n", c);
        }while(c!='x');

}

int main(){
        int pid = fork(); //now we fork processes

        if(pid ==0 ){
                producer();  //the child process should run and create some text in the file
        }else{
                wait(); consumer(); 
        }
}

我尝试在各自分支中调用 Producer() 和consumer() 之后添加等待语句，但基本上无论如何，程序都无法执行我想要的是 。如果在 main () 中我有

int main(){
        int pid = fork(); //now we fork processes

        if(pid ==0 ){
                producer();   //the child process should run and create some text in the file
        }else{
                consumer(); 
        }
}

我陷入了无限循环。在一个或两个分支中的函数调用之后添加 wait(); 没有帮助，因为无限循环发生在控制传递给任一 wait() 之前。

如果我尝试这个:

int main(){
        int pid = fork(); //now we fork processes

        if(pid ==0 ){
                producer();   //the child process should run and create some text in the file
        }else{
               wait(); consumer(); 
        }
}

我可以从 stdin 输入文本，直到输入 'x'，但随后正如预期的那样，消费者仅读取写入文件的最后一个字符。

有没有办法让它与等待语句一起使用？

Answer 1

the problem is in the concurrency

我想说问题在于(缺乏)同步。在生产者/消费者安排中，生产者通常有一种方法向消费者发出信号，表明有新项目可供消费，而消费者在尝试消费之前会等待该信号。详细信息与此有所不同，但它们通常还包括生产者向消费者发出信号，表示不会再有更多商品的方式。

您的消费者不会等待任何显式信号，并且不会使用可用的数据(文件长度)来确定新项目可用。另一方面，它不努力在消费的元素中保持自己的位置，因此如果生产者领先于它，它很容易错过元素。此外，消费者忙循环，执行昂贵的 I/O 操作，这是一种非常昂贵的方法。

Is there a way to get this to work with wait statements?

仅当您希望生产者在消费者消费任何东西之前运行完成。这就是 wait() 的作用:它等待另一个进程终止。在这种情况下，您可能希望消费者从头开始逐个字符地读取文件，而不是直接跳到末尾。

如果您希望生产者和消费者同时取得进展，那么最简单的方法是利用系统已经提供给您的设施，使用 FIFO 或管道而不是常规文件。然后，生产者可以一个接一个字符地写入，而消费者可以一个接一个字符地读取，而不需要任何重新打开和重新定位的废话。

如果您必须使用常规文件来执行此操作，那么您可以使用一对信号量或互斥体+条件变量来使生产者和消费者轮流。或者，消费者可以通过多种方式监视文件以检测文件何时发生更改(stat/fstat、inotify 等)为了避免不必要地尝试读取它，您可以将其与它跟踪其在该文件中的位置结合起来，以免重新读取它已经消耗的数据。理想情况下，两个程序都不会多次打开文件，但生产者可能需要在每次写入后fflush。