无锁队列C++实现

实现了一个lock free queue,自测通过。有需要的拿去。


#ifndef __LFQUEUE_H__

#define __LFQUEUE_H__

#include <thread>

#include <iostream>

#include <atomic>

#include "dtype.h"

#include "os/Win.h"

#include "logger.h"

#define CAS2(obj, expected, desired) std::atomic::atomic_compare_exchange_weak(obj, expected, desired);

#ifdef WIN32

#define CAS(ptr, oldvalue, newvalue) InterlockedCompareExchange(ptr, newvalue, oldvalue)

#else

#define CAS(ptr, oldvalue, newvalue) __sync_val_compare_and_swap(ptr , oldvalue , newvalue)

#endif

typedef struct queue_elem

{

void* data;

bool origin; // 0: from GRPC, 1: from Self

queue_elem(void* e, uint32 o) { data = e; origin = o; }

} QueueElem;

class LockFreeQueue

{

public:

LockFreeQueue(int32 capicity)

: capicity_(capicity), header_(0), tailer_(0), guard_(0)

{

if (capicity_ < 4) { capicity_ = 4; }

lf_queue_ = new QueueElem*[capicity_];

for (int i = 0; i < capicity_; i++)

lf_queue_[i] = NULL;

}

~LockFreeQueue() { if (lf_queue_) { delete [] lf_queue_; } }

public:

enum QStatus {

Empty,

Full,

Normal,

Unknown

};

//bool isempty() { return header_ == tailer_; }

// guard_ is the maximum dequeue item

bool isempty() { return header_ == guard_; }

bool isfull() { return (internal_index(tailer_ + 1)) == header_; }

int32 internal_index(int32 v) { return (v % capicity_); }

bool enqueue(QueueElem* item)

{

int32 temp,guard;

assert(item);

do

{

// fetch tailer_ first and then judge isfull, else encounter concurrent problem

temp = tailer_;

guard = guard_;

if (isfull())

{

return false;

}

// cross operate

if (CAS(&tailer_, temp, internal_index(temp + 1)) == temp)

{

lf_queue_[temp] = item;

// update the guard_ for the max dequeue item

CAS(&guard_, guard, internal_index(guard + 1));

break;

}

else

{

//std::cout << "enqueue Cas failure one times" << std::endl;

}

} while (true);

return true;

}

bool dequeue(QueueElem** item)

{

int32 temp;

do

{

// fetch header first and then judge isempty, else encounter concurrent problem

temp = header_;

*item = NULL;

if (isempty())

{

return false;

}

// cross operate CAS failure

*item = lf_queue_[temp];

if (CAS(&header_, temp, internal_index(temp + 1)) == temp)

{

// some producer lock one slot, but doesn't push back

// while (!lf_queue_[temp])

// {

// std::this_thread::yield();

// }

//*item = lf_queue_[temp];

lf_queue_[temp] = NULL;

break;

}

else

{

//std::cout << "dequeue Cas failure one times" << std::endl;

}

} while (true);

return true;

}

private:

QueueElem** lf_queue_;

int32 capicity_;

#ifdef WIN32

LONG header_;

LONG tailer_;

LONG guard_; // header <= guard <= tailer

#else

int32 header_;

int32 tailer_;

int32 guard_; // header <= guard <= tailer

#endif

};

#endif

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