c11使用原子变量实现企业级无锁队列

无锁队列是一种高效的并发数据结构，它可以在多线程环境下实现数据的无锁读写。在企业级应用中，无锁队列可以帮助提高系统的并发性能和吞吐量。

C11标准提供了原子变量的支持，可以方便地实现无锁队列。以下是实现无锁队列的示例代码：

#include <stdatomic.h>

typedef struct node node_t;
struct node {
    void *data;
    node_t *next;
};

typedef struct queue queue_t;
struct queue {
    atomic_uintptr_t head;
    atomic_uintptr_t tail;
};

queue_t *queue_init() {
    queue_t *q = malloc(sizeof(queue_t));
    node_t *dummy = malloc(sizeof(node_t));
    dummy->next = NULL;
    q->head = (atomic_uintptr_t)dummy;
    q->tail = (atomic_uintptr_t)dummy;
    return q;
}

void queue_push(queue_t *q, void *data) {
    node_t *node = malloc(sizeof(node_t));
    node->data = data;
    node->next = NULL;
    atomic_uintptr_t *tail = &q->tail;
    node_t *prev = (node_t *)atomic_load(tail);
    node_t *next;
    do {
        while (prev->next != NULL) {
            prev = (node_t *)atomic_load(tail);
        }
        next = prev->next;
    } while (!atomic_compare_exchange_weak(tail, (atomic_uintptr_t *)&prev->next, (atomic_uintptr_t)node, (atomic_uintptr_t *)&next));
    atomic_compare_exchange_weak(&q->tail, tail, (atomic_uintptr_t)node);
}

void *queue_pop(queue_t *q) {
    atomic_uintptr_t *head = &q->head;
    node_t *prev = (node_t *)atomic_load(head);
    node_t *next;
    do {
        next = prev->next;
        if (next == NULL) {
            return NULL;
        }
    } while (!atomic_compare_exchange_weak(head, (atomic_uintptr_t *)&prev, (atomic_uintptr_t)next));
    void *data = next->data;
    free(prev);
    return data;
}

在这个示例中，我们使用了原子变量`atomic_uintptr_t`来实现队列的头和尾指针。在`queue_push`函数中，我们首先创建一个新的节点，然后使用原子操作将其添加到队列的尾部。由于多个线程可能同时尝试添加节点，因此我们使用`atomic_compare_exchange_weak`函数来进行原子比较和交换操作，以确保操作的原子性和正确性。

在`queue_pop`函数中，我们使用原子操作将队列的头指针向前移动，并返回被移除的节点的数据。如果队列为空，则返回`NULL`。

需要注意的是，由于无锁队列的实现比较复杂，因此在实际应用中需要进行充分的测试和调试，以确保其正确性和性能。