c++实现单生产者单消费者的环形无锁队列

原创已于 2022-10-19 11:40:15 修改 · 592 阅读

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#c++ #开发语言

于 2022-10-17 09:30:41 首次发布

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本文介绍了无锁队列的基本概念，包括其初始化、生产和消费操作。通过C++模板类`NoMtxList`展示了无锁队列的实现，包括插入（push）和移除（pop）操作，以及判断队列是否满和空的方法。无锁队列在多线程环境下能提供高效的数据同步机制。

原理

初始化一个固定大小的数组，生产者指针指向写的位置，消费者指针指向读的位置，当指针到达数组尾部时从头开始，当两个指针在相同位置表示队列为空，当生产者指针的下一个位置为消费者指针时表示队列满

代码实现


#pragma once
#include <iostream>

#define DEFAULE_LIST_SIZE 128
template <class T>
class NoMtxList
{
public:
    NoMtxList(uint32_t capacity)
    {
        _capacity = capacity;
        _data = new T[capacity];
    }
    NoMtxList()
    {
        _capacity = DEFAULE_LIST_SIZE;
        _data = new T[_capacity];
    }
    ~NoMtxList()
    {
        if (nullptr != _data)
        {
            delete _data;
            _data = nullptr;
        }
        _capacity = 0;    _writePos = 0;
        _readPos = 0;
    }
    int push(const T& data)
    {
        if (isFull())
        {
            return -1;
        }
        _data[_writePos] = data;
        _writePos = (_writePos + 1) % _capacity;
        return 0;
    }
    int pop(T& data)
    {
        if (isEmpty())
        {
            return -1;
        }
        data = _data[_readPos];
        _readPos = (_readPos + 1) % _capacity;    
        return 0;
    }
    bool isFull()
    {
        return  _readPos == (_writePos + 1) % _capacity;
    }

    bool isEmpty()
    {
        return  _readPos == _writePos;
    }

private:
    uint32_t _capacity = 0;
    T* _data = nullptr;
    uint32_t _writePos = 0;
    uint32_t _readPos = 0;
};