c11使用原子变量实现无锁队列

无锁队列是一种线程安全的数据结构，可以在多线程环境下高效地进行数据交换。C11标准引入了原子变量，可以用来实现无锁队列。

无锁队列的实现思路是利用原子变量的CAS操作（Compare-And-Swap）来实现队列的入队和出队操作。CAS操作是原子性的，可以保证在多线程环境下的正确性。

下面是一个使用原子变量实现无锁队列的代码示例：

#include <stdatomic.h>

#define QUEUE_CAPACITY 100

typedef struct {
    atomic_int head; // 队头索引
    atomic_int tail; // 队尾索引
    int data[QUEUE_CAPACITY]; // 队列数据
} queue_t;

// 初始化队列
void queue_init(queue_t *q) {
    atomic_init(&q->head, 0);
    atomic_init(&q->tail, 0);
}

// 入队操作
void queue_push(queue_t *q, int value) {
    int tail = atomic_load(&q->tail);
    int next_tail = (tail + 1) % QUEUE_CAPACITY;
    while (next_tail == atomic_load(&q->head)) {
        // 队列已满，等待空闲位置
    }
    q->data[tail] = value;
    atomic_store(&q->tail, next_tail);
}

// 出队操作
int queue_pop(queue_t *q) {
    int head = atomic_load(&q->head);
    int next_head = (head + 1) % QUEUE_CAPACITY;
    while (head == atomic_load(&q->tail)) {
        // 队列为空，等待数据
    }
    int value = q->data[head];
    atomic_store(&q->head, next_head);
    return value;
}

在这个代码中，我们使用了atomic_int类型来定义队头和队尾的原子变量。入队操作中，我们使用while循环来等待队列中有空闲位置，然后使用CAS操作将数据存入队列。出队操作中，我们使用while循环来等待队列中有数据可取，然后使用CAS操作将数据取出队列。

需要注意的是，这个代码示例中没有考虑在多线程环境下的竞争问题，可能会出现ABA问题等问题。在实际应用中需要根据具体情况进行优化和改进。