请详细说明C加加单生产单消费队列的无锁队列的基本思路以及实现方法
时间: 2024-03-01 18:51:39 浏览: 235
好的,我来详细介绍一下C++中的单生产单消费无锁队列的实现方法。
无锁队列的基本思路是使用一个环形缓冲区和两个原子指针pWrite、pRead,分别指向下一个可以写入或读取的缓冲区位置。对于单生产单消费的无锁队列,只需要一个生产者线程和一个消费者线程,因此可以使用一个简单的环形缓冲区来实现。
具体实现中,我们可以定义一个RingBuffer类,提供push和pop两个接口,分别用于生产者和消费者操作。具体代码如下:
```c++
template<typename T>
class RingBuffer {
public:
RingBuffer(int size) : m_size(size), m_buf(new T[size]), m_pWrite(0), m_pRead(0) {}
~RingBuffer() {
delete[] m_buf;
}
bool push(T&& data) {
const auto currentWrite = m_pWrite.load(std::memory_order_relaxed);
const auto nextWrite = (currentWrite + 1) % m_size;
if (nextWrite == m_pRead.load(std::memory_order_acquire)) {
return false;
}
m_buf[currentWrite] = std::move(data);
m_pWrite.store(nextWrite, std::memory_order_release);
return true;
}
bool pop(T& data) {
const auto currentRead = m_pRead.load(std::memory_order_relaxed);
if (currentRead == m_pWrite.load(std::memory_order_acquire)) {
return false;
}
data = std::move(m_buf[currentRead]);
m_pRead.store((currentRead + 1) % m_size, std::memory_order_release);
return true;
}
private:
const int m_size;
T* const m_buf;
std::atomic<int> m_pWrite;
std::atomic<int> m_pRead;
};
```
在push操作中,先使用load函数获取当前pWrite指针的值,然后计算下一个可以写入的位置nextWrite。使用load函数获取pRead指针的值,判断队列是否已满。如果队列已满,则返回false。否则,将data移动到m_buf[currentWrite]中,更新pWrite指针,并返回true。
在pop操作中,先使用load函数获取当前pRead指针的值,判断队列是否为空。如果队列为空,则返回false。否则,将m_buf[currentRead]中的数据移动到data中,更新pRead指针,并返回true。
需要注意的是,在push和pop操作中,使用不同的内存序来保证原子性。在push操作中,使用memory_order_release内存序来保证写操作的原子性。在pop操作中,使用memory_order_acquire内存序来保证读操作的原子性。这样可以避免指令重排序导致的错误。
以上就是C++中实现单生产单消费无锁队列的基本思路和实现方法。
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