C++ 跨平台线程安全队列简单例子

C++ 线程安全队列，因项目开发需要，进行了设计，并记录，

代码已收录在：C++跨平台轻量组件库大全-json-base64-url-安全队列等

支持的功能

1、支持多线程。

2、等待数据超时。

3、最大队列长度设置。

      入列时候，检查长度，过长则清空后再入列。

     出列时候，不检查长度。          

4、c++跨平台。

5、新数据到来及时通知等待数据的线程。

6、先进先出。

使用到的 c++ stl 标准库:

1、mutex ：用于线程锁。

2、queue： 队列。

3、condition_variable：条件变量，用于等待和通知。类似windows事件。

4、thread：线程和睡眠。

5、sstream：格式化字符串。

6、string：字符串。

多线程队列设计

封装了一个模板类myque. 即提供：

构造函数：

myque(); // 默认构造。
myque(unsigned long maxquelen); // 带最大队列长度的构造。

成员方法：入列和出列。

bool pop(ty &v, unsigned long wait_timeout_ms); // 出列。
void push(const ty &v); // 入列。

文件 myque.hpp 源码如下：

#ifndef _MYQUE_20210423_
#define _MYQUE_20210423_

#include <queue>
#include <mutex>
#include <condition_variable>

template <typename ty>
class myque : public std::queue<ty> {
	typedef std::queue<ty> mysuper;
public:
	myque() { m_maxquelen = ~0; }
	myque(unsigned long maxquelen) { m_maxquelen = maxquelen; }
public:
	// 出队列，并从队列移除数据。
	bool pop(ty &v, unsigned long wait_timeout_ms) {
		std::unique_lock<std::mutex> lock(m_mtx);
		if (false == waitdata(lock, wait_timeout_ms))
			return false;
		v = mysuper::front();
		mysuper::pop();
		return true;
	}
	// 入队列
	void push(const ty &v) {
		{
			std::unique_lock<std::mutex> lock(m_mtx);
			if (mysuper::size() > m_maxquelen) {
				myque<ty>().swap(*this);
			}
			mysuper::push(v);
		}
		m_cv.notify_all(); // 新数据，并通知wait_for。
		return;
	}
private:
	bool waitdata(std::unique_lock<std::mutex> &lock, unsigned long wait_timeout_ms) {
		if (false == mysuper::empty())
			return true; // 如果有数据，不等待,返回。
		// 如果不需要等待，直接返回。
		if (0 == wait_timeout_ms)
			return false; 
		// 等待，如果有数据，则立即返回，否则直到超时。
		// 等待过程会释放锁，等待结束会重新上锁。
		m_cv.wait_for(lock, std::chrono::milliseconds(wait_timeout_ms));
		if (false == mysuper::empty())
			return true;  // 等待后有数据。
		// 等待后没有数据。
		return false;
	}
private:
	std::mutex m_mtx; // 互斥锁.
	std::condition_variable m_cv; // 条件变量.
	unsigned long m_maxquelen;
};

#endif

使用方式

文件main.cpp引入myque.hpp, 并启动线程进行读写：

#include <string>
#include <thread>
#include <iostream>
#include <sstream>
#include "myque.hpp"

myque<std::string> g_que(500);

void threadProcessData() {
	int count = 0;
	while (true) {
		std::string str;
		std::stringstream strfmt;
		strfmt << "loop count: " << count++ << ".   " ;
		// 等待数据出列。
		if (g_que.pop(str, 5000)) {
			strfmt << "new data: " << str << std::ends;
		} else {
			strfmt << "5000 ms time out. " << std::ends;
		}
		std::cout << strfmt.str() << std::endl;
	}
}

void threadAddData() {
	while (true) {
		std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(2000));
		// 入列数据
		g_que.push("123");
	}
}

int main()
{
	// 启动一个线程处理数据
	std::thread(threadProcessData).detach();
	// 启动10个线程添加数据
	for (size_t i = 0; i < 10; i++) {
		std::thread(threadAddData).detach();
	}
	// main流程持续等待。
	while (true) {
		std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(200));
	}
}