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

这个队列在并发情况下可能存在ABA问题,即在操作过程中,某个节点被删除然后重新创建了一个新的同名节点,导致CAS操作无法正确判断节点是否被修改。

为了解决这个问题,可以使用带有引用计数的智能指针std::shared_ptr来代替原来的裸指针,并添加一个计数器来避免ABA问题。

以下是经过优化的代码:

#include <atomic>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <memory>

template <typename T>
class LockFreeQueue
{
public:
    LockFreeQueue() : head_(new Node), tail_(head_.load()) {}
    ~LockFreeQueue()
    {
        while (Node *old_head = head_.load())
        {
            Node *next = old_head->next_.load(std::memory_order_relaxed);
            delete old_head;
            head_.store(next, std::memory_order_relaxed);
        }
    }
    void push(const T &value)
    {
        auto new_node = std::make_shared<Node>(value);
        NodePtr tail, next;
        while (true) 
        {
            tail = tail_.load();
            next = tail->next_.load();
            if (tail == tail_.load()) 
            {
                if (!next) 
                {
                    if (tail->next_.compare_exchange_weak(next, new_node)) 
                    {
                        break;
                    }
                }
                else 
                {
                    tail_.compare_exchange_strong(tail, next);
                }
            }
        }
        tail_.compare_exchange_strong(tail, new_node);
        size_.fetch_add(1, std::memory_order_release);
    }

    bool try_pop(T &value)
    {
        NodePtr old_head;
        while (true) 
        {
            old_head = head_.load();
            auto old_count = old_head->count_.load();
            NodePtr new_head = old_head->next_.load();
            if (old_head == head_.load()) 
            {
                if (!new_head) 
                {
                    return false;
                }
                if (head_.compare_exchange_weak(old_head, new_head)) 
                {
                    value = new_head->value_;
                    size_.fetch_sub(1, std::memory_order_release);
                    if (old_count == 1) 
                    {
                        delete old_head;
                    } 
                    else 
                    {
                        old_head->count_.fetch_sub(1);
                    }
                    return true;
                }
            }
            else if (old_count == 1) 
            {
                delete old_head;
            } 
            else 
            {
                old_head->count_.fetch_sub(1);
            }
        }   
    }

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

private:
    struct alignas(64) Node 
    {
        T value_;
        std::atomic<int> count_;
        std::shared_ptr<Node> next_;
        Node() : value_(T()), count_(0), next_(nullptr) {}
        explicit Node(const T &value) : value_(value), count_(0), next_(nullptr) {}
    };

    using NodePtr = std::shared_ptr<Node>;

    std::atomic<NodePtr> head_;
    std::atomic<NodePtr> tail_;
    std::atomic<size_t> size_{0};
};

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