队列<T>上的原子操作？

Posted 2023-02-22

【中文标题】队列<T>上的原子操作？

【英文标题】：Atomic operation on queue<T>?

【发布时间】：2015-08-26 12:57:53

【问题描述】：

我应该在 Visual C++ 中实现一个带有队列的类；在这个队列中我要做原子操作。在网上搜索，我找到了 std::atomic 类，但我保留了一些问题。第一个是：有什么区别：

A)atomic <queue <T>> fifo;

B)queue <atomic <T>> fifo; ?

第二个问题是：如何进行push这样的原子操作？

push (T.load) 

是正确的解决方案吗？

最后一个问题是：如果我用互斥锁保护队列上的某些操作，我还需要对其进行原子操作吗？

感谢您的任何建议，问候

【问题讨论】：

您究竟需要什么样的雾化？什么需要是原子？

编写正确的原子队列非常困难。世界级的专家在这方面失败了。你知道你是否有单一的生产者 - 单一的消费者吗？单个生产者 - 多个消费者？多个生产者 - 单个消费者？多个生产者 - 多个消费者？这些是具有不同要求的不同案例。

当你说原子时，我想到了无锁。如果您只是在 pop 和 push 函数的开头获得一个互斥锁，那么您应该很好。

在 Windows 上，您可以使用 PPL 标头和 concurrent_* 容器来实现线程安全的标准库。

在你的上下文中，原子可能意味着“队列上的操作是不可分割的”——队列上的事情可以在给定的原子操作之前或之后发生，但不能重叠或发生在中间。

【参考方案1】：

A) atomic<queue <T>> fifo; 甚至不会编译，因为 std::atomic 需要一个可简单复制的类型

B) 将执行 T 类型的原子读取或写入，但使用队列（推送或弹出）的操作将不是原子的。

您需要使用mutex 保护queue 操作：

template<typename T>
class my_queue

public:
    void push( const T& value )
    
        std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);
        m_queque.push(value);
    

    void pop()
    
        std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);
        m_queque.pop();
    

private:
    std::queue<T> m_queque;
    mutable std::mutex m_mutex;
;

【讨论】：

感谢您的回答。所以，在您看来，“插入和删除操作应该是原子的”这句话与“用互斥锁保护操作”是一样的吗？

如果你用互斥锁保护操作，操作将是原子的。在我的答案中添加了一个示例类。