C++11 - 基于无锁队列的单生产者单消费者模型

时间: 2024-03-01 14:51:19 浏览: 24
基于无锁队列的单生产者单消费者模型可以使用C++11中的atomic和memory_order来实现。以下是一个简单的实现示例: ``` #include <atomic> #include <memory> template<typename T> class LockFreeQueue { public: LockFreeQueue() { Node* node = new Node; tail_.store(node, std::memory_order_relaxed); head_.store(node, std::memory_order_relaxed); } ~LockFreeQueue() { T value; while (pop(value)); Node* node = head_.load(std::memory_order_relaxed); delete node; } void push(const T& value) { Node* node = new Node(value); Node* prev_tail = tail_.exchange(node, std::memory_order_acq_rel); prev_tail->next.store(node, std::memory_order_release); } bool pop(T& value) { Node* head = head_.load(std::memory_order_relaxed); Node* next = head->next.load(std::memory_order_acquire); if (!next) { return false; } value = next->value; head_.store(next, std::memory_order_release); delete head; return true; } private: struct Node { Node() : next(nullptr) {} Node(const T& value) : value(value), next(nullptr) {} T value; std::atomic<Node*> next; }; std::atomic<Node*> head_; std::atomic<Node*> tail_; }; ``` 在构造函数中,我们创建了一个节点,并将头指针和尾指针都指向该节点。在push操作中,我们创建一个新节点,并使用std::atomic::exchange函数原子地将尾指针指向新节点,并返回原来的尾节点。然后将原来的尾节点的next指针指向新节点。在pop操作中,我们先取出头节点的next指针,如果为nullptr,则说明队列为空,返回false。否则,我们将头指针指向next节点,并返回next节点的值。最后,我们删除原来的头节点。 需要注意的是,在push操作中,我们使用std::memory_order_acq_rel来保证对tail指针的读写操作都是原子的,并且保证任何其他线程在读取tail指针之前都已经完成了对前一个节点的更新操作。在pop操作中,我们使用std::memory_order_acquire来保证对next指针的读取是原子的,并且保证任何其他线程在更新next指针之前都已经完成了对头节点的更新操作。

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