线程安全队列的接口文件如下：
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#include <memory> template<typename T>class threadsafe_queue { public: threadsafe_queue(); threadsafe_queue(const threadsafe_queue&); threadsafe_queue& operator=(const threadsafe_queue&) = delete; void push(T new_value); bool try_pop(T& value); std::shared_ptr<T> try_pop(); void wait_and_pop(T& value); std::shared_ptr<T> wait_and_pop(); bool empty() const;}; |
push函数
push()函数实现向队列添加数据的功能。添加数据后，使用std::condition_variable的notify_one通知取数据时被阻塞的线程。
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void push(T tValue) { std::shared_ptr<T> data(std::make_shared<T>(std::move(tValue))); std::lock_guard<std::mutex> lk(mut); data_queue.push(data); data_con.notify_one();} |
wait_and_pop函数
wait_and_pop()函数实现从队列取数据的功能，当队列为空时，线程被挂起，等待有数据时被唤醒。
注意，这两个函数中没有使用std::lock_guard，而是使用std::unique_lock，这是为什么呢?
这是因为std::condition_variable的wait函数会首先检测条件data_queue.empty()是否满足，如果队列为空，wait函数会释放mutex，并被挂起；当有新的数据进入队列，std::condition_variable的wait函数会被唤醒，重新尝试获取mutex，然后检测队列是否为空，如果队列非空，则继续向下执行。由于函数的执行过程存在锁的释放和重新获取，所以没有使用std::lock_guard，而是选择了std::unique_lock。
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void wait_and_pop(T& value) { std::unique_lock<std::mutex> lk(mut); data_cond.wait(lk,[this]{return !data_queue.empty();}); value=data_queue.front(); data_queue.pop();}std::shared_ptr<T> wait_and_pop() { std::unique_lock<std::mutex> lk(mut); data_cond.wait(lk,[this]{return !data_queue.empty();}); std::shared_ptr<T> res(std::make_shared<T>(data_queue.front())); data_queue.pop(); return res;} |
try_pop函数
try_pop函数提供非阻塞调用下的弹出队列(queue)的功能。弹出成功返回true或者非空shared_ptr，失败则返回false或者nullptr。
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bool try_pop(T& value) { std::lock_guard<std::mutex> lk(mut); if(data_queue.empty()) { return false; } value = data_queue.front(); data_queue.pop(); return true;}std::shared_ptr<T> try_pop() { std::lock_guard<std::mutex> lk(mut); if(data_queue.empty()) { return std::shared_ptr<T>(); } std::shared_ptr<T> res(std::make_shared<T>(data_queue.front())); data_queue.pop(); return res;} |
empty函数
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bool empty() const { std::lock_guard<std::mutex> lk(mut); return data_queue.empty();} |
这里注意，empty()是const类型的成员函数，表明它声明自己并不改变任何成员变量，但是mutex lock是一个mutating opertation，所以必须要将mut声明为mutable类型(mutable std::mutex mut)。
完整代码如下：
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#include <queue>#include <memory>#include <mutex>#include <condition_variable>template<typename T>class threadsafe_queue { private: mutable std::mutex mut; std::queue<T> data_queue; std::condition_variable data_cond; public: threadsafe_queue(){} threadsafe_queue(threadsafe_queue const& other) { std::lock_guard<std::mutex> lk(other.mut); data_queue=other.data_queue; } void push(T new_value) { std::lock_guard<std::mutex> lk(mut); data_queue.push(new_value); data_cond.notify_one(); } void wait_and_pop(T& value) { std::unique_lock<std::mutex> lk(mut); data_cond.wait(lk,[this]{return !data_queue.empty();}); value=data_queue.front(); data_queue.pop(); } std::shared_ptr<T> wait_and_pop() { std::unique_lock<std::mutex> lk(mut); data_cond.wait(lk,[this]{return !data_queue.empty();}); std::shared_ptr<T> res(std::make_shared<T>(data_queue.front())); data_queue.pop(); return res; } bool try_pop(T& value) { std::lock_guard<std::mutex> lk(mut); if(data_queue.empty()) return false; value=data_queue.front(); data_queue.pop(); return true; } std::shared_ptr<T> try_pop() { std::lock_guard<std::mutex> lk(mut); if(data_queue.empty()) return std::shared_ptr<T>(); std::shared_ptr<T> res(std::make_shared<T>(data_queue.front())); data_queue.pop(); return res; } bool empty() const { std::lock_guard<std::mutex> lk(mut); return data_queue.empty(); }}; |
以上就是c++ 如何实现线程安全队列的详细内容，更多关于c++ 线程安全队列的资料请关注服务器之家其它相关文章！
