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c++ 无锁队列

C++中的无锁队列是一种多线程环境下实现线程安全的队列结构,它不使用互斥锁来保护共享数据,而是利用原子操作和内存屏障等机制来实现并发安全。

以下是一个简单的示例代码,展示了如何实现一个无锁队列:

#include <atomic>
#include <iostream>

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

        Node(const T& value) : data(value), next(nullptr) {}
    };

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

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

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

        Node* prevTail = tail.exchange(newNode, std::memory_order_acq_rel);
        if (prevTail != nullptr) {
            prevTail->next = newNode;
        } else {
            head.store(newNode, std::memory_order_release);
        }
    }

    bool Dequeue(T& value) {
        Node* oldHead = head.load(std::memory_order_acquire);
        if (oldHead == nullptr)
            return false;

        value = oldHead->data;
        
        head.store(oldHead->next, std::memory_order_release);

        delete oldHead;
        
        return true;
    }
};

int main() {
    LockFreeQueue<int> queue;
    
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    	queue.Enqueue(i);

    int value;
    
    while (queue.Dequeue(value)) {
    	std::cout << value << " ";
    }
    
    return 0;
}

这段代码实现了一个简单的无锁队列,使用std::atomic来保证原子性操作,std::memory_order参数用于指定内存顺序。

需要注意的是,无锁队列的实现较为复杂,对硬件和编译器支持要求较高。此示例仅为演示目的,并未考虑所有可能的并发情况。在实际应用中,建议使用现有的可靠无锁数据结构库或深入研究相关文献和算法来确保正确性和性能。


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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