gomez_lopezM16255.c

/*
Alumno: Miguel Angel Gomez Lopez. M16255

Codigo para la asignatura de RT. Uso de hilos, mutexes y esperas condicionales en lenguaje C. 
Este codigo ha sido probado bajo Linux (Ubuntu 14.04). 
Para compilarlo es necesario la libreria Pthreads de Posix, por ejemplo en ubuntu se descarga:

	sudo apt-get install libpthread-stubs0-dev

Una vez descargada, para compilar este codigo:

	gcc -pthread -o codigoRT gomez_lopezM16255.c 

Y para ejecutarlo, por ejemplo:

	./codigoRT 8 3

Creando 8 productores y 3 consumidores. Acepta numeros entre 1 y 10.

*/

#include  <pthread.h>
#include  <stdio.h>
#include  <stdlib.h>
#include  <stdbool.h>
#include  <unistd.h>
#include  <time.h>

#define MAX_pila 20 // define el tamaño maximo de la pila
#define TIEMPO 30 //define el tiempo que estaran productores y consumidores trabajando.

bool  done = false; //bandera que indica que hemos acabado
int  numero = 0 ; //buffer contador simulacion
int  cont = 0 ; //contador buffer LIFO
int  pila[MAX_pila]; //buffer LIFO 
pthread_mutex_t  numero_mutex; // variable mutex
pthread_cond_t numero_cond; //variable condicional

#define  MSGLEN  32

struct  datos_hilo {
	int id ;
	char  message[MSGLEN];
}; // no estrictamente necesario

void *productor(void *t){

	struct  datos_hilo  *pData = (struct  datos_hilo  *)t ;
	int tiempo_dormir_ms=1;

	printf("%s.\n producer %d started\n", pData ->message , pData ->id);

		while(!done){

			tiempo_dormir_ms=rand()% 1000 + 1;
			usleep(tiempo_dormir_ms*1000);
			pthread_mutex_lock (& numero_mutex );  
			//aqui el mutex controla el acceso simultaneo de todos los hilos a la pila

			if (cont == MAX_pila){
				printf ("producer [%d]: stack full\n", pData ->id);
			}
			else{
				if(!done){ 
				//como nos hemos quedado durmiendo, podria ser que ya la hubieran levantado

					
					numero=rand()% 10 + 1;
					pila[cont]=numero; //introducimos el numero en la pila
					cont++;
					pthread_cond_signal (&numero_cond);
					// hacemos esperar a los consumidores si esta vacia
					printf("producer [%d] added %d to stack, stack size: %d \n", pData ->id, numero,cont );
				}
				else{

					pthread_cond_broadcast(&numero_cond); 
					// si ya hemos levantado la bandera liberamos de la espera a todos los consumidores
					printf ("Producer [%d] Broadcast received with done flag set\n", pData ->id);
				}
			}
			pthread_mutex_unlock (& numero_mutex );
		}

	printf("producer thread %d done.\n",pData ->id);
	pthread_exit(NULL);
}

void *consumidor(void *t){
		
	struct  datos_hilo  *pData = (struct  datos_hilo  *)t ;
	int tiempo_dormir_ms=1;
	int numero_f;
	printf("%s.\nconsumer %d started\n", pData ->message , pData ->id);

	while(!done) {
		
		tiempo_dormir_ms=rand()% 1000 + 1;
		usleep(tiempo_dormir_ms*1000);
		pthread_mutex_lock (& numero_mutex );
		
		
		
			if (cont <= 0){
			if (!done){
				printf ("consumer[%d] waiting for buffer\n", pData ->id);
				pthread_cond_wait  (&numero_cond , &numero_mutex );
				// el productor no esta haciendo esperar
				printf ("consumer[%d] stop waiting\n", pData ->id);
			}	
			}

		if (!done){
				
				numero=pila[cont-1];
				cont--;
				numero_f=factorial(numero);
				//extraemos el numero de la pila, y hacemos el factorial
				printf("consumer[%d] removed %d and computed  %d!= %i , stack size: %d \n", pData ->id, numero,numero,numero_f,cont);
		}
		else{

			printf ("Consumer [%d] Broadcast received with done flag set\n", pData ->id);
		}
		pthread_mutex_unlock (& numero_mutex );
	}

	printf("consumer thread %d done.\n",pData ->id);
	pthread_exit(NULL);
}

int  main (int argc , char *argv []){
	

	srand(time(NULL)); // semilla para el numero aleatorio, si no la secuencia se repite siempre.

	if(argc<=2) {
        printf("I need 2 arguments please... \n ");
        exit(1);
    } 
      //otherwise continue on our merry way....
    else{
    	
		int n_prod = atoi(argv[1]);  //argv[0] is the program name
	    int n_cons= atoi(argv[2]);

	    if(n_prod>10|| n_cons>10||n_cons<=0||n_prod<=0) {
       		printf("I need 2 arguments from 1 to 10 please... \n ");
        	exit(1);
    	} 
	

		printf("producers: %i consumers:%i \n",n_prod , n_cons);
						
		printf("initialize stack:");
					int i;
					for (i=0; i<MAX_pila; i++) {
						pila[i]=0;
        			 printf( "%d ;", pila[i] );
    				}
    				printf("\n");
    	// NO es la mejor manera ni de lejos. Lo suyo seria por ejemplo una "linked list". No me ha salido.
    	// el array que estamos usando ocupa toda la memoria todo el rato, independientemente de su tamaño real.

		sleep(3);

		int thread_id [n_prod  + n_cons];
		pthread_t  thread[n_prod  + n_cons];
		pthread_attr_t  attr;
		int t;
		void *status;
		struct  datos_hilo  *pthreadData = malloc(sizeof(struct  datos_hilo ) *(n_prod + n_cons));
		
		if(!pthreadData) {
			fprintf(stderr , "Cannot allocate thread data!\r\n");
			return  255 ;
		}
		
		/*  Initialize  mutex  and  condition  variable  objects  */
		pthread_mutex_init (&numero_mutex , NULL);
		pthread_cond_init  (&numero_cond , NULL);
		/*  Initialize  and  set  thread  detached  attribute  */
		pthread_attr_init (&attr);
		pthread_attr_setdetachstate (&attr , PTHREAD_CREATE_JOINABLE );

		/* Spawn the threads */

		for(t=0; t<n_prod; t++) {
			
			pthreadData[t].id = t ;
			pthread_create (& thread[t], &attr , productor, (void  *)& pthreadData[t]);
		}

		for(t=0; t<n_cons; t++) {
			
			pthreadData[t+n_prod].id = t+n_prod ;
			pthread_create (& thread[t+n_prod], &attr , consumidor,
			(void  *)& pthreadData[t+n_prod ]);
		}

		sleep (TIEMPO); //30seg nos piden
		done = true ;
		printf("flag up \n");

		/* Free  attribute  and  wait  for  the  other  threads  */

		for(t=0; t<n_prod+n_cons; t++){
			pthread_join(thread[t], &status );
		}
		
		printf("Main: program completed. stack final size = %d\n",cont );
		
		/* Clean  up and  exit */
		if(pthreadData) free(pthreadData );
		pthread_attr_destroy (&attr);
		pthread_mutex_destroy (& numero_mutex );
		pthread_cond_destroy (& numero_cond );
		pthread_exit(NULL);
	}
}


int factorial(int n)
{
    if (n == 1||n==0)
        return 1;
    else
        return n * factorial(n - 1);
}