C++实现无锁队列 |21xrx.com

C++实现无锁队列

2023-07-12 05:50:04 深夜i -- --

C++ 无锁队列多线程同步机制

无锁队列是指可以在多线程环境下通过原子操作实现高效的队列数据结构，它不需要使用锁，从而提高了多线程并发操作的效率。

C++语言提供了一种实现无锁队列的方法——使用atomic模板类。atomic模板类可以用来声明原子对象，使得并发操作时可以在不使用锁的情况下保证数据的原子性，从而有效提高程序的性能。

下面是一个简单的C++实现无锁队列的示例：


#include <atomic>
#include <memory>
template<typename T>
class lock_free_queue {
private:
  struct node {
    std::atomic<T*> data;
    std::atomic<node*> next;
  };
  std::atomic<node*> head;
  std::atomic<node*> tail;
public:
  lock_free_queue() {
    node* n = new node;
    n->next = nullptr;
    head.store(n);
    tail.store(n);
  }
  ~lock_free_queue() {
    while (node* h = head.load()) {
      node* next = h->next.load();
      delete h;
      head = next;
    }
  }
  void enqueue(T item) {
    node* n = new node;
    n->data.store(new T(item));
    n->next = nullptr;
    node* last = tail.load();
    node* next = last->next.load();
    while (true) {
      if (!next) {
        if (last->next.compare_exchange_weak(next, n)) {
          tail.compare_exchange_weak(last, n);
          return;
        }
      }
      else {
        tail.compare_exchange_weak(last, next);
        last = tail.load();
        next = last->next.load();
      }
    }
  }
  std::unique_ptr<T> dequeue() {
    node* first = head.load();
    node* next = first->next.load();
    while (true) {
      if (!next) {
        return std::unique_ptr<T>();
      }
      if (head.compare_exchange_weak(first, next)) {
        std::unique_ptr<T> result(first->data.load());
        delete first;
        return result;
      }
      next = first->next.load();
    }
  }
  lock_free_queue(const lock_free_queue&) = delete;
  lock_free_queue& operator=(const lock_free_queue&) = delete;
};

在这个示例中，我们使用了atomic模板类来声明原子对象，使得队列操作可以在多线程环境下进行，从而实现了一个高效的无锁队列。

需要注意的是，在进行无锁队列的实现时，我们需要使用compare_exchange_weak方法来实现原子的操作，这个方法可以确保在未被其他线程改变的情况下更新变量的值，从而实现了数据结构的原子性。

总的来说，C++提供了一种高效的方法来实现无锁队列，通过使用atomic模板类，我们可以在多线程环境下快速地实现高效的数据结构操作，从而更好地利用计算机的多核性能，提高程序的性能和并发度。

上一篇: idea打包java可执行jar包

下一篇: C++实现n的阶乘矩阵：详解

评论区

()

相似文章