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

const int bufSize = 10;
int buf[bufSize] ; //буфер

int rear = 0 ; //индекс для записи в буфер
int front = 0 ; //индекс для чтения из буфера

sem_t  empty ; //семафор, отображающий насколько  буфер пуст
sem_t  full ; //семафор, отображающий насколько полон буфер

pthread_mutex_t mutexD ; //мутекс для операции записи
pthread_mutex_t mutexF ; //мутекс для операции чтения
unsigned int seed = 101; // инициализатор генератора случайных чисел

//стартовая функция потоков – производителей (писателей)
void *Producer(void *param) {
    int pNum = *((int*)param);
    while (1) {
        //создать элемент для буфера
        int data = rand() % 11 - 5 ;
        //поместить элемент в буфер
        pthread_mutex_lock(&mutexD) ; //защита операции записи
        //критическая секция
        sem_wait(&empty) ; //количество свободных ячеек уменьшить на единицу
        buf[rear] = data ; 
        rear = (rear+1)%bufSize ;
        sem_post(&full) ; //количество занятых ячеек увеличилось на единицу
        ///printf("Producer %d: Writes value = %d to cell [%d] Full = %d\n", pNum, data, rear-1 < 0 ? bufSize-1: rear-1, 
        ///       rear > front ? rear-front: bufSize -(front-rear)) ;
        pthread_mutex_unlock(&mutexD) ;
        printf("Producer %d: Writes value = %d to cell [%d]\n", pNum, data, rear-1 < 0 ? bufSize-1: rear-1) ;
        sleep(6);
    }
    return nullptr;
}

//стартовая функция потоков – потребителей (читателей)
void *Consumer(void *param) {
    int cNum = *((int*)param);
    int result ;
    while (1) {
        sleep(10);
        //извлечь элемент из буфера
        pthread_mutex_lock(&mutexF) ; //защита операции чтения
        sem_wait(&full) ; //количество занятых ячеек уменьшить на единицу
        result = buf[front] ; 
        front = (front+1)%bufSize ; //критическая секция
        sem_post(&empty) ; //количество свободных ячеек увеличилось на единицу
        ///printf("Consumer %d: Reads value = %d from cell [%d] Full = %d\n", cNum, result, front-1 < 0 ? bufSize-1: front-1,
        ///        rear >= front ? rear-front: bufSize -(front-rear)) ;
        pthread_mutex_unlock(&mutexF) ;
        //обработать полученный элемент 
        printf("Consumer %d: Reads value = %d from cell [%d]\n", cNum, result, front-1 < 0 ? bufSize-1: front-1) ;
    }
    return nullptr;
}

int main() {
    srand(seed);
    int i ;
    //инициализация мутексов и семафоров
    pthread_mutex_init(&mutexD, nullptr) ; 
    pthread_mutex_init(&mutexF, nullptr) ; 
    sem_init(&empty, 0, bufSize) ; //количество свободных ячеек равно bufSize
    sem_init(&full, 0, 0) ; //количество занятых ячеек равно 0
    //запуск производителей
    pthread_t threadP[3] ;
    int producers[3];
    for (i=0 ; i<3 ; i++) {
        producers[i] = i + 1;
        pthread_create(&threadP[i],nullptr,Producer, (void*)(producers+i)) ;
    }
    //запуск потребителей
    pthread_t threadC[4] ;
    int consumers[4];
    for (i=0 ; i < 4 ; i++) {
        consumers[i] = i + 1;
        pthread_create(&threadC[i],nullptr,Consumer, (void*)(consumers+i)) ;
    }
    //пусть главный поток тоже будет потребителем
    int mNum = 0;
    Consumer((void*)&mNum) ;
    return 0;
}