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Producer consumer c (within linux)

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/***********************************************************************

But : résoudre le problème de Producteurs/consommateurs
Description : Ce programme lance (crée) un nombre de producteurs qui écirvent dans
un tampon de taille N et lance un autre nombre de consommateurs qui consomme
les objets résidant dans le tampon...
Cet exemple est sans animation....


*
                                                                                                                                              • /


Billal Begueradj.
University of Bejaia

Source / Exemple : 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <wait.h>

#include <sys/ipc.h> // la bibliothèque des ipc : IPC_CREAT, IPC_EXCL, ...
#include <sys/sem.h> // La bibliothèque des sémaphores...
#include <sys/shm.h> // La bibliothèque de la mémoire partgeé...

#include "ccrt.h"

#define Max 10// le nombre maximal de cases dans le tampon...

// les structures t_case et t_info
typedef struct {// cette structure représente le contenue d'une case d'un tampon (contenant N cases)...
 int  nb_rand;
 char ch_rand;
} t_case; 

typedef struct {
 int i,j; // i: indice de la case où sera la production. j: indice de la case où sera la consommation.
 int plein;// nombre indiquant le nombre de cases pleines...
} t_info;

//les prototypes des fonctions..
void producteur(int); // le code du producteur
void consommateur(int); //le code du consommateur

void produire (t_case*); // la fonction qui simule la production
void consommer (t_case); // la fonction qui simule la consommation

void mettre(t_case);
void prendre(t_case*);

//fonctions de dessin...
void tampon(int n);
void affiche_prod(int np);
void affiche_cons(int nc);
void cacher_prod(int np);
void cacher_cons(int nc);

//les variables globales
t_case*  mem1;// le premier segement sera vu comme un tabelau de t_case
t_info*  mem2;// le deuxième segement sera vu comme un tabelau de t_case
int  nb_cases; // la taille du tampon
int  i_mutex; // mutex pour la variable i (de mem2)
int  j_mutex; // mutex pour la variable j (de mem2)
int  plein_mutex; // mutex pour la variable plein (de mem2)
int  file_prod;   // sméphore qui représente la files des producteurs bloqués
int  file_cons;   // sméphore qui représente la files des producteurs bloqués
time_t  t0;
struct sembuf  op_v= {0, +1, SEM_UNDO}; // l'opération V sur les sémaphores
struct sembuf  op_p= {0, -1, SEM_UNDO}; // l'opération P sur les sémaphores

//La fonction principale...
int main (){
 pid_t  f;
 int  id_mem1, id_mem2; //identifiant des deux segments de mémoires partagées...
 const int taille1=0x6400, taille2=0x400; // les tailles des deux mémoires partagées...
 key_t  cle;// une clé...
 int  nb_p; // nombre de producteurs...
 int  nb_c; // nombre de consommateurs...
 int  num_p,num_c;// les numéros des producteurs et des consommateurs
 int  i, st;
 ushort  init_sem1[]={1}, init_sem0[]={0};

 
 time(&t0); // la date du début de l'exécution du père...

 //génération de la clé...
 if ( (cle = ftok (".", 'a')) == -1){
  perror ("ftok");
  return -1;
 }
 //génération du segment de la première mémoire partagée...
 id_mem1 = shmget (cle, taille1, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
 if (id_mem1 == -1){
  perror ("shmget - 1");
  return -1;
 }

 //génération de la clé...
 if ( (cle = ftok (".", 'b')) == -1){
  perror ("ftok");
  return -1;
 }
 //génération du segment de la deuxième mémoire partagée...
 id_mem2 = shmget (cle, taille2, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
 if (id_mem2 == -1){
  perror ("shmget - 2");
  return -1;
 }

 //génération de la clé...
 if ( (cle = ftok (".", 'c')) == -1){
  perror ("ftok");
  return -1;
 }
 //génération du i_mutex...
 i_mutex = semget( cle, 1 ,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
 if (i_mutex == -1){
  perror ("semget - 1");
  return -1;
 }

 //génération de la clé...
 if ( (cle = ftok (".", 'd')) == -1){
  perror ("ftok");
  return -1;
 }
 //génération du j_mutex...
 j_mutex = semget( cle, 1 ,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
 if (j_mutex == -1){
  perror ("semget - 2");
  return -1;
 }

 //génération de la clé...
 if ( (cle = ftok (".", 'e')) == -1){
  perror ("ftok");
  return -1;
 }
 //génération du plein_mutex...
 plein_mutex = semget( cle, 1 ,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
 if (plein_mutex == -1){
  perror ("semget - 3");
  return -1;
 }

 //génération de la clé...
 if ( (cle = ftok (".", 'f')) == -1){
  perror ("ftok");
  return -1;
 }
 //génération du file_prod...
 file_prod = semget( cle, 1 ,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
 if (file_prod == -1){
  perror ("semget - 4");
  return -1;
 }

 //génération de la clé...
 if ( (cle = ftok (".", 'g')) == -1){
  perror ("ftok");
  return -1;
 }
 //génération du file_cons...
 file_cons = semget( cle, 1 ,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
 if (file_cons == -1){
  perror ("semget - 5");
  return -1;
 }

 if (semctl (i_mutex, 0, SETALL, init_sem1)==-1){
  perror ("semctl");
  return -1;
 }
 if (semctl (j_mutex, 0, SETALL, init_sem1)==-1){
  perror ("semctl");
  return -1;
 }
 if (semctl (plein_mutex, 0, SETALL, init_sem1)==-1){
  perror ("semctl");
  return -1;
 }
 if (semctl (file_prod, 0, SETALL, init_sem0)==-1){
  perror ("semctl");
  return -1;
 }
 if (semctl (file_cons, 0, SETALL, init_sem0)==-1){
  perror ("semctl");
  return -1;
 }
 
 mem1 = shmat (id_mem1, 0, 0); // le premier segement sera vu comme un tabelau de t_case
 mem2 = shmat (id_mem2, 0, 0); // le deuxième segement sera vu comme une case t_info

 //initialisation des informations de la mémoire mem2
 mem2->i=0;
 mem2->j=0;
 mem2->plein=0;

 //informations générales à introduire par l'utilisateur...
 printf ("nDonnez le nombre de cases du Tampon (entre 1 et %d) : ", Max);
 while (1){
  scanf ("%d", &nb_cases);getchar();
  if ((nb_cases<1)||(nb_cases>Max))
   printf ("Erreur : vous deviez introduire un nombre entre 1 et %d : ", Max);
  else
   break;
 }
 printf ("nDonnez le nombre de producteurs (>=1) : ");
 while (1){
  scanf ("%d", &nb_p);getchar();
  if (nb_p<1)
   printf ("Erreur : vous deviez introduire un nombre >= 1");
  else
   break;
 }
 printf ("nDonnez le nombre de consommateurs (>=1) : ");
 while (1){
  scanf ("%d", &nb_c);getchar();
  if (nb_c<1)
   printf ("Erreur : vous deviez introduire un nombre >= 1");
  else
   break;
 }

 // Dessiner l'interface...
 ClrScr();
 tampon(nb_cases);
 printf ("n");

 // la création des producteurs
 num_p = 1;
 for (i=0; i<nb_p; i++){
  srand (time(NULL));//assurer d'avoir des nombres aléatoires pour les différents producteurs
  f = fork();
  if (f==-1){
   perror ("fork- producteur");
   return -1;
  }
  if (f==0){//la zone des producteurs....
   producteur(num_p);
   return 0;
  }// fin de la zone des producteurs....
  num_p++;// avoir le prochain numéro de producteur
  sleep(1);// attendre une seconde avant la prochaine création d'un fils
 }

 // la création des consommateurs
 num_c = 1;
 for (i=0; i<nb_c; i++){
  srand (time(NULL));//assurer d'avoir des nombres aléatoires pour les différents consommateurs
  f = fork();
  if (f==-1){
   perror ("fork- producteur");
   return -1;
  }
  if (f==0){//la zone des consommateurs....
   consommateur(num_c);
   return 0;
  }// fin de la zone des consommateurs....
  num_c++;// avoir le prochain numéro de producteur
  sleep(1);// attendre une seconde avant la prochaine création d'un fils
 }

 //attendre tous les fils...
 for (i=0; i<nb_p+nb_c; i++)
  wait(&st);

 // détachement des deux segments de mémoire partagée...
 shmdt (mem1);
 shmdt (mem2);

 if (shmctl (id_mem1, IPC_RMID, 0) == -1){ // suppression de la première mémoire partagée...
  perror ("shmctl - suppression 1");
  return -1;
 }
 if (shmctl (id_mem2, IPC_RMID, 0) == -1){ // suppression de la première mémoire partagée...
  perror ("shmctl - suppression 2");
  return -1;
 }
 if (semctl (i_mutex, 0, IPC_RMID, 0) == -1){ // la libération du sémaphore...
  perror ("semctl - 1");
  return -1;
 }
 if (semctl (j_mutex, 0, IPC_RMID, 0) == -1){ // la libération du sémaphore...
  perror ("semctl - 1");
  return -1;
 }
 if (semctl (plein_mutex, 0, IPC_RMID, 0) == -1){ // la libération du sémaphore...
  perror ("semctl - 1");
  return -1;
 }
 if (semctl (file_prod, 0, IPC_RMID, 0) == -1){ // la libération du sémaphore...
  perror ("semctl - 1");
  return -1;
 }
 if (semctl (file_cons, 0, IPC_RMID, 0) == -1){ // la libération du sémaphore...
  perror ("semctl - 1");
  return -1;
 }

 TextColor (BLACK);
 TextBackground(WHITE);
 ClrScr();
 GotoXY (1,1);
 return 0;
}// fin de la fonction principale...

//L'implémentation des fonctions

void producteur(int np){//le porducteur...
 t_case c;
 time_t tc;
 time(&tc);
 affiche_prod(np);
 //srand (time(NULL));
 while (1){
  TextBackground (WHITE);
  GotoXY(15, 3+(np-1)*3); printf ("                                    n");
  time(&tc);

  TextBackground (WHITE);
  TextColor (BLACK);
  GotoXY(15, 3+(np-1)*3); printf ("t:%d | s'endormirn", tc-t0);
  sleep (rand()%3);
  TextBackground (WHITE);
  TextColor (BLACK);
  GotoXY(15, 3+(np-1)*3); printf ("                 n");

  time(&tc);
  TextBackground (WHITE);
  TextColor (BLACK);
  GotoXY(15, 3+(np-1)*3); printf ("t:%d | produiren", tc-t0);
  produire(&c);// production d'un objet...

  sleep (rand()%2);
  TextBackground (WHITE);
  TextColor (BLACK);
  GotoXY(15, 3+(np-1)*3); printf ("                        n");
  time(&tc);

   TextBackground (WHITE);
   TextColor (BLACK);  
   GotoXY(15, 3+(np-1)*3); printf ("t:%d | Mettre dans le tamponn", tc-t0);
   mettre (c);
   
  time(&tc);
  TextBackground (WHITE);
  TextColor (BLACK);
  GotoXY(15, 3+(np-1)*3); printf ("t:%d | objet mis  dans le tampon    n", tc-t0); 
  if ((rand()%5) == 0){
   TextBackground (WHITE);
   TextColor (BLACK);
   GotoXY(15, 3+(np-1)*3); printf ("                                  n");
   break;
  }
 }
 time(&tc);
 cacher_prod(np);
}// fin producteur...

void consommateur(int nc){//le consommateur...
 t_case c;
 time_t tc;
 time(&tc);
 affiche_cons(nc);
 //srand (time(NULL));
 while (1){
  TextBackground (WHITE);
  TextColor (BLACK);
  GotoXY(70, 3+(nc-1)*3); printf ("                             n");

  time(&tc);
  
  TextBackground (WHITE);
  TextColor (BLACK);
  GotoXY(70, 3+(nc-1)*3); printf ("t:%d | s'endormirn", tc-t0);
  sleep (rand()%3);

  time(&tc);
   TextBackground (WHITE);
   TextColor (BLACK);
   GotoXY(70, 3+(nc-1)*3); printf ("t:%d | prendre un objetn", tc-t0);

   prendre (&c);
  

  time(&tc);
  TextBackground (WHITE);
  TextColor (BLACK);
  GotoXY(70, 3+(nc-1)*3); printf ("t:%d | consommer un objetn", tc-t0);
  consommer(c);// cosnommer d'un objet...
  
  if ((rand()%5) == 0){
   TextBackground (WHITE);
   TextColor (BLACK);
   GotoXY(70, 3+(nc-1)*3); printf ("                            ");
   break;
  }
 }
 time(&tc);
 cacher_cons(nc);
}// fin cosommateur...

void produire (t_case* c){//la production
 c->nb_rand = rand()%500; // un nombre aléatoire
 c->ch_rand = rand()%100+30; // un caractère aléatoire
}// fin production

void consommer (t_case c){//la consommation
 
}// fin consommation

void mettre(t_case c){// debut mettre
 semop(plein_mutex, &op_p, 1);
  if (mem2->plein == nb_cases){
   semop(plein_mutex, &op_v, 1);
   semop(file_prod, &op_p, 1);// bloquage...
   semop(plein_mutex, &op_p, 1);
  }
 semop(plein_mutex, &op_v, 1);
 
 semop(i_mutex, &op_p, 1);
  mem1[mem2->i].nb_rand = c.nb_rand;
  mem1[mem2->i].ch_rand = c.ch_rand;
  mem2->i = (mem2->i+1) % nb_cases;
  semop(plein_mutex, &op_p, 1);
   mem2->plein++;
   semop(file_cons, &op_v, 1);
  semop(plein_mutex, &op_v, 1);
  GotoXY (52 ,3+mem2->i*3);
  TextColor (RED);
  printf ("       n");
 semop(i_mutex, &op_v, 1);
}// fin mettre

void prendre(t_case *c){// debut prendre
 semop(plein_mutex, &op_p, 1);
  if (mem2->plein == 0){
   semop(plein_mutex, &op_v, 1);
   semop(file_cons, &op_p, 1);// bloquage...
   semop(plein_mutex, &op_p, 1);
  }
 semop(plein_mutex, &op_v, 1);

 semop(j_mutex, &op_p, 1);
  c->nb_rand = mem1[mem2->j].nb_rand;
  c->ch_rand = mem1[mem2->j].ch_rand;
  mem2->j = (mem2->j+1) % nb_cases;
  semop(plein_mutex, &op_p, 1);
   mem2->plein--;
   semop(file_prod, &op_v, 1);
  semop(plein_mutex, &op_v, 1);
 semop(j_mutex, &op_v, 1);
}// fin prendre

// les fonctions de dessins..
void tampon(int n){ //afficher le tampon...
 TextColor (BLUE);
 TextBackground(WHITE);
 int i;
 for (i=0; i<n; i++){
  GotoXY(51 ,2+i*3);
  printf ("_____________");
  GotoXY(50, 3+i*3);
  printf ("|             |");
  GotoXY(50, 4+i*3);
  printf ("|             |");
  GotoXY(50, 5+i*3);
  printf ("|             |");
  GotoXY(51, 5+i*3);
  printf ("_____________n");
 }
 GotoXY (54, 3+i*3);
 TextColor (RED);
 printf ("TAMPON");
}

void affiche_prod(int np){//afficher producteur
 GotoXY(5, 3+(np-1)*3);
 TextColor (WHITE);
 TextBackground(BLUE);
 printf ("  Prod %d  n", np);
}

void affiche_cons(int nc){//afficher consommateur
 GotoXY(100, 3+(nc-1)*3);
 TextColor (WHITE);
 TextBackground(RED);
 printf ("  Cons %d  n", nc); 
}

void cacher_prod(int np){
 GotoXY(5, 3+(np-1)*3);
 TextColor (WHITE);
 TextBackground(WHITE);
 printf ("           n", np);
}

void cacher_cons(int nc){
 GotoXY(100, 3+(nc-1)*3);
 TextColor (WHITE);
 TextBackground(WHITE);
 printf ("          n", nc);
}

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