#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;

// 定义并初始化全局互斥锁
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
// 定义全局条件变量
pthread_cond_t cond;

void* waitCommand(void* args) {
    pthread_detach(pthread_self()); // 先让线程自己分离自己, 我们就不在主线程中回收线程了
    // 在此例中, 如果不分离, 线程回收会是个问题. 但具体问题后面再解释和解决.
    // 这里我们只是展示一下 接口的最基本的用法和现象
    const char* name = (const char*)args;

    while (true) {
        pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
        cout << name << ", tid: " << pthread_self() << ", run……" << endl;
    }

    return nullptr;
}

int main() {
    pthread_cond_init(&cond, nullptr);

    pthread_t tid1, tid2, tid3;
    pthread_create(&tid1, nullptr, waitCommand, (void*)"Thread_1");
    pthread_create(&tid2, nullptr, waitCommand, (void*)"Thread_2");
    pthread_create(&tid3, nullptr, waitCommand, (void*)"Thread_3");
    while (true) {
        char c = 'a';
        cout << "请输入你的命令(N/Q):: ";
        cin >> c;
        if (c == 'N' | c == 'n') {
            pthread_cond_signal(&cond);
        }
        else
            break;
        usleep(1000);       // 让主线程usleep一下, 防止线程之间在屏幕上打印干扰
    }

    pthread_cond_destroy(&cond);
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;

// 定义并初始化全局互斥锁
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
// 定义全局条件变量
pthread_cond_t cond;

// // 定义一个全局退出变量, 用于判断条件
volatile bool quit = false;

void* waitCommand(void* args) {
    pthread_detach(pthread_self()); // 先让线程自己分离自己, 我们就不在主线程中回收线程了
    // 在此例中, 如果不分离, 线程回收会是个问题. 但具体问题后面再解释和解决.
    // 这里我们只是展示一下 接口的最基本的用法和现象
    const char* name = (const char*)args;

    while (!quit) {
        //  不满足退出条件, 就进来等待
        pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
        cout << name << ", tid: " << pthread_self() << ", run……" << endl;
    }
    pthread_mutex_unlock(&mutex);       // 暂时不解释 这里解锁的原因
    cout << name << ", tid: " << pthread_self() << ", end……" << endl;

    return nullptr;
}

int main() {
    pthread_cond_init(&cond, nullptr);

    pthread_t tid1, tid2, tid3;
    pthread_create(&tid1, nullptr, waitCommand, (void*)"Thread_1");
    pthread_create(&tid2, nullptr, waitCommand, (void*)"Thread_2");
    pthread_create(&tid3, nullptr, waitCommand, (void*)"Thread_3");
    while (true) {
        char c = 'a';
        cout << "请输入你的命令(N/Q):: ";
        cin >> c;
        if (c == 'N' | c == 'n') {
            pthread_cond_broadcast(&cond);
        }
        else {
            quit = true;			// 修改条件为满足
            pthread_cond_broadcast(&cond); 		// 然后唤醒线程, 再让线程判断条件是否满足
            break;
        }
        usleep(1000);       // 让主线程usleep一下, 防止线程之间在屏幕上打印干扰
    }

    pthread_cond_destroy(&cond);

    return 0;
}

#pragma once
#include <iostream>
#include <queue>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <cstdlib>
using std::queue;
using std::cout;
using std::endl;

const uint32_t gDefultCap = 5;

template <class T>
class blockQueue {
public:
    // 构造函数
    blockQueue(uint32_t cap  = gDefultCap) 
        :_cap(cap) {
        pthread_mutex_init(&_mutex, nullptr);           // 初始化锁
        pthread_cond_init(&_proCond, nullptr);          // 初始化生产线程使用的条件变量
        pthread_cond_init(&_conCond, nullptr);          // 初始化消费线程使用的条件变量
    }
    // 析构函数
    ~blockQueue() {
        pthread_mutex_destroy(&_mutex);
        pthread_cond_destroy(&_conCond);
        pthread_cond_destroy(&_proCond);
    }
    // 生产接口
    void push(const T &in) {
        // 生产的全过程为
        // 1. 上锁
        // 2. 判满. 满不生产 条件等待, 不满则生产.
        // 3. 生产之后, 解锁
        // 4. 唤醒消费接口

        lockQueue();        // 上锁
        while(isFull()) {
            // 满 进入条件等待
            condWait(_proCond);        // 传入生产线程所用的条件变量, 让生产线程等待
        }
        // 不满 则生产
        pushCore(in);
        // 解锁
        unlockQueue();
        condWakeUp(_conCond);          // 传入消费线程所用的条件变量, 唤醒消费线程
    }

    T pop() {
        // 消费的全过程为
        // 1. 上锁
        // 2. 判空. 空则不消费 条件等待, 不空 则消费
        // 3. 消费之后, 解锁
        // 4. 唤醒生产接口

        lockQueue();
        while(isEmpty()) {
            condWait(_conCond);
        }
        T tmp = popCore();
        unlockQueue();
        condWakeUp(_proCond);

        return tmp;
    }


private:
    // 队列上锁
    void lockQueue() {
        pthread_mutex_lock(&_mutex);
    }
    // 队列解锁
    void unlockQueue() {
        pthread_mutex_unlock(&_mutex);
    }
    // 判空
    bool isEmpty() {
        return _bq.empty();
    }
    // 判满
    bool isFull() {
        return _bq.size() == _cap;
    }
    // 条件等待
    void condWait(pthread_cond_t &cond) {
        pthread_cond_wait(&cond, &_mutex);
    }
    // 唤醒等待
    void condWakeUp(pthread_cond_t &cond) {
        pthread_cond_signal(&cond);
    }
    // 生产任务
    void pushCore(const T &in) {
        // 即为向队列中添加任务
        _bq.push(in);
    }
    // 消费任务
    T popCore() {
        // 即从队列中拿出任务
        T tmp = _bq.front();
        _bq.pop();
        return tmp;
    }

private:
    uint32_t _cap;                  // 队列容量
    queue<T> _bq;                   // 阻塞队列
    pthread_mutex_t _mutex;         // 互斥锁
    pthread_cond_t _conCond;        // 消费线程使用的条件变量
    pthread_cond_t _proCond;        // 生产线程使用的条件变量
};

#include <iostream>
#include <ctime>
#include "blockQueue.hpp"
using std::cout;
using std::endl;

void* productor(void* args) {
    blockQueue<int>* pBq = static_cast<blockQueue<int>*>(args);
    while (true) {
        // 制作数据
        int data = rand() % 10;
        // 向队列中生产数据
        pBq->push(data);
        cout << "productor 生产数据完成……" << data << endl;
        sleep(2);
    }

    return nullptr;
}

void* consumer(void* args) {
    blockQueue<int>* pBq = static_cast<blockQueue<int>*>(args);
    while (true) {
        int data = pBq->pop();
        cout << "consumer 消费数据完成……" << data << endl;
    }

    return nullptr;
}

int main() {
    // 设置一个随机数种子
    srand((unsigned long)time(nullptr) ^ getpid());
    // 定义阻塞队列
    // 创建两个线程

    blockQueue<int> bq;

    pthread_t pro, con;
    pthread_create(&pro, nullptr, productor, &bq); // 生产线程
    pthread_create(&con, nullptr, consumer, &bq);  // 消费线程

    pthread_join(pro, nullptr);
    pthread_join(con, nullptr);

    return 0;
}

#pragma once
#include <iostream>
#include <string>

class Task {
public:
    Task(int one = 0, int two = 0, char op = 0)
        : elemOne_(one)
        , elemTwo_(two)
        , operator_(op) {}

    // 仿函数定义
    int operator()() {
        return run();
    }

    int run() {
        int result = 0;
        switch (operator_) {
        case '+':
            result = elemOne_ + elemTwo_;
            break;
        case '-':
            result = elemOne_ - elemTwo_;
            break;
        case '*':
            result = elemOne_ * elemTwo_;
            break;
        case '/': 
            // 除0处理
            if (elemTwo_ == 0) {
                std::cout << "div zero, abort" << std::endl;
                result = -1;
            }
            else {
                result = elemOne_ / elemTwo_;
            }
            break;
        case '%': 
            // 除0处理
            if (elemTwo_ == 0) {
                std::cout << "mod zero, abort" << std::endl;
                result = -1;
            }
            else {
                result = elemOne_ % elemTwo_;
            }
            break;
        default:
            std::cout << "非法操作: " << operator_ << std::endl;
            break;
        }

        return result;
    }

    int get(int* e1, int* e2, char* op) {
        *e1 = elemOne_;
        *e2 = elemTwo_;
        *op = operator_;

        return 0;
    }

private:
    int elemOne_;
    int elemTwo_;
    char operator_;
};

#include <iostream>
#include <ctime>
#include "blockQueue.hpp"
#include "Task.hpp"
using std::cout;
using std::endl;

const std::string ops = "+-*/%";

// 生产任务接口
void* productor(void* args) {
    blockQueue<Task>* pBq = static_cast<blockQueue<Task>*>(args);
    while (true) {
        // 制作任务
        int elemOne = rand() % 50;
        int elemTwo = rand() % 10;
        char oper = ops[rand() % 4];        // 操作符
        Task t(elemOne, elemTwo, oper);
        // 生产任务
        pBq->push(t);
        cout << "producter[" << pthread_self() << "] " <<
            (unsigned long)time(nullptr) << " 生产了一个任务: " <<
            elemOne << oper << elemTwo << "=?" << endl;
        sleep(1);
    }

    return nullptr;
}

void* consumer(void* args) {
    blockQueue<Task>* pBq = static_cast<blockQueue<Task>*>(args);
    while (true) {
        // 消费任务
        Task t = pBq->pop();
        // 处理任务
        int result = t();
        int elemOne, elemTwo;
        char oper;
        t.get(&elemOne, &elemTwo, &oper);
        cout << "consumer[" << pthread_self() << "] " <<
            (unsigned long)time(nullptr) << " 消费了一个任务: " <<
            elemOne << oper << elemTwo << "=" << result << endl;
    }

    return nullptr;
}

int main() {
    // 设置一个随机数种子
    srand((unsigned long)time(nullptr) ^ getpid());
    // 定义阻塞队列
    // 创建两个线程
    blockQueue<Task> bq;

    pthread_t pro, con;
    pthread_create(&pro, nullptr, productor, &bq); // 生产线程
    pthread_create(&con, nullptr, consumer, &bq);  // 消费线程

    pthread_join(pro, nullptr);
    pthread_join(con, nullptr);

    return 0;
}

#pragma once
#include <iostream>
#include <vector>
#include <semaphore.h>
using std::cout;
using std::endl;
using std::vector;

const int gDefultCap = 10; 

template <class T>
class ringQueue {
public:
    // 构造函数
    ringQueue(const int cap = gDefultCap) 
        : _ringQueue(cap) 
        , _pIndex(0)
        , _cIndex(0) {
        sem_init(&_roomSem, 0, _ringQueue.size());
        sem_init(&_dataSem, 0, 0);
        // sem_init() 接口的 
        // 第一个参数是 需要初始化的信号量, 
        // 第二个参数是 
        // 第三个参数是 需要初始化为多少
    }
    // 析构函数
    ~ringQueue() {
        sem_destroy(&_roomSem);
        sem_destroy(&_dataSem);
    }
    // 生产接口
    void push(const T &in) {
        // 生产数据
        // 先申请空间信号量
        sem_wait(&_roomSem);            // 申请成功则 _roomSem--, 否则等待
        _ringQueue[_pIndex] = in;       // 将数据放入 数组
        sem_post(&_dataSem);            // 数组中数据+1, 那么 dataSem 需要++
        _pIndex++;                      // 生产者下一次生产数据的位置 ++
        _pIndex %= _ringQueue.size();   // 跟新下标, 保证环形特性
    }
    // 消费接口
    T pop() {
        // 消费数据
        // 先申请数据信号量
        sem_wait(&_dataSem);            // 申请成功则 _dataSem--, 否则等待
        T tmp = _ringQueue[_cIndex];    // 存储应拿到的数据
        sem_post(&_roomSem);            // 拿出了数据, 空间+1, 那么 _roomSem ++
        _cIndex++;
        _cIndex %= _ringQueue.size();

        return tmp;
    }


private:
    vector<T> _ringQueue;   // 模拟循环队列的数组
    sem_t _roomSem;         // 空间资源信号量, 生产者申请
    sem_t _dataSem;         // 数据资源信号量, 消费者申请
    uint32_t _pIndex;       // 生产者生产数据的索引下标, 即插入数据的下标
    uint32_t _cIndex;       // 消费者消费数据的索引下标, 即获取数据的下标
};

int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

#include "ringQueue.hpp"
#include <iostream>
#include <ctime>
#include <unistd.h>
using std::cout;

// 消费线程调用函数
void* consumer(void* args) {
    ringQueue<int>* ringQp = static_cast<ringQueue<int>*>(args);
    while (true) {
        sleep(3);
        int data = ringQp->pop();
        cout << "consumer_pthread[" << pthread_self() << "]"
             << " 消费了一个数据: " << data << endl;
    }
}

// 生产线程调用函数
void* productor(void* args) {
    ringQueue<int>* ringQp = static_cast<ringQueue<int>*>(args);
    while (true) {
        int data = rand() % 20;
        ringQp->push(data);
        cout << "productor_pthread[" << pthread_self() << "]"
             << " 生产了一个数据: " << data << endl;
        sleep(1);
    }
}

int main() {
    srand((unsigned long)time(nullptr) ^ getpid());

    ringQueue<int> ringQ;

    pthread_t con, pro;
    pthread_create(&con, nullptr, consumer, &ringQ);
    pthread_create(&pro, nullptr, productor, &ringQ);

    pthread_join(con, nullptr);
    pthread_join(pro, nullptr);

    return 0;
}

#pragma once
#include <iostream>
#include <vector>
#include <semaphore.h>
using std::cout;
using std::endl;
using std::vector;

const int gDefultCap = 30; 				// 实现了多线程, 适当的将队列放大 

template <class T>
class ringQueue {
public:
    // 构造函数
    ringQueue(const int cap = gDefultCap) 
        : _ringQueue(cap) 
        , _pIndex(0)
        , _cIndex(0) {
        sem_init(&_roomSem, 0, _ringQueue.size());
        sem_init(&_dataSem, 0, 0);
        // sem_init() 接口的 
        // 第一个参数是 需要初始化的信号量, 
        // 第二个参数是 
        // 第三个参数是 需要初始化为多少

        // 初始化锁
        pthread_mutex_init(&_pMutex, nullptr);
        pthread_mutex_init(&_cMutex, nullptr);
    }
    // 析构函数
    ~ringQueue() {
        sem_destroy(&_roomSem);
        sem_destroy(&_dataSem);

        pthread_mutex_destroy(&_pMutex);
        pthread_mutex_destroy(&_cMutex);
    }
    // 生产接口
    void push(const T &in) {
        // 生产数据
        // 先申请空间信号量
        sem_wait(&_roomSem);                // 申请成功则 _roomSem--, 否则等待
        pthread_mutex_lock(&_pMutex);       // 申请信号量成功后, 加锁
        _ringQueue[_pIndex] = in;           // 将数据放入 数组
        _pIndex++;                          // 生产者下一次生产数据的位置 ++
        _pIndex %= _ringQueue.size();       // 跟新下标, 保证环形特性
        pthread_mutex_unlock(&_pMutex);     // 访问完临界资源, 解锁
        sem_post(&_dataSem);                // 数组中数据+1, 那么 dataSem 需要++
    }
    // 消费接口
    T pop() {
        // 消费数据
        // 先申请数据信号量
        sem_wait(&_dataSem);            // 申请成功则 _dataSem--, 否则等待
        pthread_mutex_lock(&_cMutex);
        T tmp = _ringQueue[_cIndex];    // 存储应拿到的数据
        _cIndex++;
        _cIndex %= _ringQueue.size();
        pthread_mutex_unlock(&_cMutex);
        sem_post(&_roomSem); // 拿出了数据, 空间+1, 那么 _roomSem ++
        return tmp;
    }


private:
    vector<T> _ringQueue;   // 模拟循环队列的数组
    sem_t _roomSem;         // 空间资源信号量, 生产者申请
    sem_t _dataSem;         // 数据资源信号量, 消费者申请
    uint32_t _pIndex;       // 生产者生产数据的索引下标, 即插入数据的下标
    uint32_t _cIndex;       // 消费者消费数据的索引下标, 即获取数据的下标

    // 保护索引下标的锁
    pthread_mutex_t _cMutex;    // 消费数据索引下标的锁
    pthread_mutex_t _pMutex;    // 生产数据索引下标的锁
};

#include "ringQueue.hpp"
#include <iostream>
#include <ctime>
#include <unistd.h>
using std::cout;

// 消费线程调用函数
void* consumer(void* args) {
    sleep(10);
    ringQueue<int>* ringQp = static_cast<ringQueue<int>*>(args);
    while (true) {
        sleep(1);
        int data = ringQp->pop();
        cout << "consumer_pthread[" << pthread_self() << "]"
             << " 消费了一个数据: " << data << endl;
    }
}

// 生产线程调用函数
void* productor(void* args) {
    ringQueue<int>* ringQp = static_cast<ringQueue<int>*>(args);
    while (true) {
        int data = rand() % 20;
        ringQp->push(data);
        cout << "productor_pthread[" << pthread_self() << "]"
             << " 生产了一个数据: " << data << endl;
        usleep(500000);
    }
}

int main() {
    srand((unsigned long)time(nullptr) ^ getpid());

    ringQueue<int> ringQ;

    pthread_t con1, con2, con3, pro1, pro2, pro3;
    pthread_create(&con1, nullptr, consumer, &ringQ);
    pthread_create(&con2, nullptr, consumer, &ringQ);
    pthread_create(&con3, nullptr, consumer, &ringQ);
    pthread_create(&pro1, nullptr, productor, &ringQ);
    pthread_create(&pro2, nullptr, productor, &ringQ);
    pthread_create(&pro3, nullptr, productor, &ringQ);

    pthread_join(con1, nullptr);
    pthread_join(con2, nullptr);
    pthread_join(con3, nullptr);
    pthread_join(pro1, nullptr);
    pthread_join(pro2, nullptr);
    pthread_join(pro3, nullptr);

    return 0;
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