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#include #include template class LockFreeQueue { public: LockFreeQueue() : head_(new Node), tail_(head_.load()) {} ~LockFreeQueue() { while (Node *old_head = head_.load()) { ...

以下是对LockFreeQueue的一些优化:

  1. 将tail_改为std::atomic*>,这样可以避免ABA问题。

  2. 在push操作中使用分离式的内存管理,将从队列中删除的节点放入一个已经分配好的待释放节点链表中。这样可以避免频繁的new/delete操作,提高效率。

  3. 在try_pop操作中也使用分离式的内存管理,将待删除节点放入待释放节点链表中。

  4. 在empty操作中,直接判断size_是否为0即可,无需使用memory_order_acquire。

下面是代码实现:

#include <atomic>
#include <iostream>

template <typename T>
class LockFreeQueue {
public:
    LockFreeQueue() : head_(new Node), tail_(new std::atomic<Node *>) {
        tail_.load()->store(head_.load());
    }

    ~LockFreeQueue() {
        Node *node = head_.load();
        while (node != nullptr) {
            Node *next = node->next_.load();
            delete node;
            node = next;
        }
        Node *delete_node = to_delete_.exchange(nullptr);
        while (delete_node != nullptr) {
            Node *next = delete_node->next_.load();
            delete delete_node;
            delete_node = next;
        }
    }

    void push(const T &value) {
        Node *new_node = new Node(value);
        Node *tail = tail_.load(std::memory_order_relaxed);
        Node *next = nullptr;
        while (true) {
            next = tail->next_.load(std::memory_order_relaxed);
            if (!next) {
                if (tail->next_.compare_exchange_weak(next, new_node, std::memory_order_release, std::memory_order_relaxed)) {
                    break;
                }
                tail = tail_.load(std::memory_order_relaxed);
            } else {
                tail_.compare_exchange_weak(tail, &next->next_, std::memory_order_release, std::memory_order_relaxed);
                tail = tail_.load(std::memory_order_relaxed);
            }
        }
        tail_.compare_exchange_weak(tail, &new_node->next_, std::memory_order_release);
        size_.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
    }

    bool try_pop(T &value) {
        Node *old_head = head_.load(std::memory_order_relaxed);
        Node *new_head = old_head->next_.load(std::memory_order_relaxed);
        if (!new_head) {
            return false;
        }
        value = new_head->value_;
        if (head_.compare_exchange_weak(old_head, new_head, std::memory_order_release, std::memory_order_relaxed)) {
            to_delete_.load(std::memory_order_relaxed)->store(old_head);
            size_.fetch_sub(1, std::memory_order_relaxed);
            return true;
        }
        return false;
    }

    bool empty() const {
        return size_.load(std::memory_order_relaxed) == 0;
    }

private:
    struct Node {
        T value_;
        std::atomic<Node *> next_;
        Node() : value_(T()), next_(nullptr) {}
        explicit Node(const T &value) : value_(value), next_(nullptr) {}
    };

    std::atomic<Node *> head_;
    std::atomic<std::atomic<Node *>*> tail_;
    std::atomic<size_t> size_{0};
    std::atomic<Node *> to_delete_{nullptr};
};

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