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c/c++写个无锁消息队列实现 并编译测试

以下是一个简单的C++无锁消息队列的实现示例:

#include <atomic>
#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>

template<typename T>
class LockFreeQueue {
private:
    struct Node {
        T data;
        Node* next;
    };

    std::atomic<Node*> head;
    std::atomic<Node*> tail;

public:
    LockFreeQueue() : head(nullptr), tail(nullptr) {}

    void Enqueue(const T& value) {
        auto newNode = new Node();
        newNode->data = value;
        newNode->next = nullptr;

        Node* currTail = tail.load(std::memory_order_relaxed);
        
        while (true) {
            Node* currNext = currTail->next;

            if (currNext == nullptr) {
                if (tail.compare_exchange_weak(currTail->next, newNode,
                    std::memory_order_release, std::memory_order_relaxed)) {
                    break;
                }
            } else {
                tail.compare_exchange_weak(currTail, currNext,
                    std::memory_order_release, std::memory_order_relaxed);
            }
        }
    }

    bool Dequeue(T& value) {
        Node* currHead = head.load(std::memory_order_relaxed);

        while (true) {
            Node* currTail = tail.load(std::memory_order_acquire);
            Node* currNext = currHead->next;

            if (currHead == currTail) {
                if (currNext == nullptr)
                    return false;

                tail.compare_exchange_weak(currTail, currNext,
                    std::memory_order_release, std::memory_order_relaxed);
            } else {
                value = currNext->data;

                if (head.compare_exchange_weak(currHead, currNext,
                    std::memory_order_release, std::memory_order_relaxed)) {
                    delete currHead;
                    break;
                }
            }
        }

        return true;
    }
};

// 测试示例
void Producer(LockFreeQueue<int>& queue, int id) {
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        queue.Enqueue(id * 100 + i);
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(200));
    }
}

void Consumer(LockFreeQueue<int>& queue, int id) {
    int value;
    while (queue.Dequeue(value)) {
        std::cout << "Consumer " << id << ": " << value << std::endl;
    }
}

int main() {
    LockFreeQueue<int> queue;

    std::vector<std::thread> producers;
    for (int i = 1; i <= 3; ++i) {
        producers.emplace_back(Producer, std::ref(queue), i);
    }

    std::vector<std::thread> consumers;
    for (int i = 1; i <= 2; ++i) {
        consumers.emplace_back(Consumer, std::ref(queue), i);
    }

    for (auto& t : producers)
        t.join();

    for (auto& t : consumers)
        t.join();

    return 0;
}

你可以将上述代码保存为 lock_free_queue.cpp,然后使用C++编译器进行编译:

g++ -std=c++11 -o lock_free_queue lock_free_queue.cpp

运行生成的可执行文件:

./lock_free_queue

这样就可以测试无锁消息队列的功能了。请注意,在不同平台和编译器中,对于无锁操作的支持可能会有所差异。因此,您可能需要根据实际情况进行适当的调整和优化。


内容由零声教学AI助手提供,问题来源于学员提问

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