C 實現乙個簡易的阻塞佇列

阻塞佇列是多執行緒中常用的資料結構，對於實現多執行緒之間的資料交換、同步等有很大作用。

阻塞佇列常用於生產者和消費者的場景，生產者是向佇列裡新增元素的執行緒，消費者是從佇列裡取元素的執行緒。簡而言之，阻塞佇列是生產者用來存放元素、消費者獲取元素的容器。

考慮下，這樣乙個多執行緒模型，程式有乙個主線程 master 和一些 worker 執行緒，master 執行緒負責接收到資料，給 worker 執行緒分配資料，worker 執行緒取得乙個任務後便可以開始工作，如果沒有任務便阻塞住，節約 cpu 資源。

那麼怎樣的資料結構比較適合做這樣的喚醒呢？顯而易見，是條件變數，在 c++ 11 中，stl 已經引入了執行緒支援庫。

條件變數一般與乙個互斥量同時使用，使用時需要先給互斥量上鎖，然後條件變數會檢測是否滿足條件，如果不滿足條件便會暫時釋放鎖，然後阻塞執行緒。

c++ 11使用方法主要如下：

#include

#include
// 互斥量與條件變數
std::mutex m_mutex;
std::condition_value m_condition;
// 請求訊號的一方
std::unique_lock
lock
(mutex)
;while
(***)
// 傳送訊息進行同步的一方

我們先假設一下阻塞佇列需要如下介面：

push 將乙個變數塞入佇列；

take 從佇列中取出乙個元素；

size 檢視佇列有多少個元素；

template

<
typename t>
class
blockingqueue
;

void

push
(t&& value)

先加鎖，加鎖成功後，如果佇列不為空，可以直接取資料，不需要 wait；

如果隊列為空呢，則 wait 等待，直到被喚醒；

考慮特殊情況，喚醒後佇列依然是空的……

t take()

assert
(!m_data.
empty()
);t value
(std::
move
(m_data.
front()
));        m_data.
pop();
return value;
}

#ifndef blockingqueue_h

#define blockingqueue_h
#include
#include
#include
#include
template
<
typename t>
class
blockingqueue
// 禁止拷貝構造
blockingqueue
(blockingqueue&)=
delete;~
blockingqueue()
void
push
(t&& value)
void
push
(const t& value)
t take()
assert
(!m_data.
empty()
);t value
(std::
move
(m_data.
front()
));        m_data.
pop();
return value;
}    size_t size()
const
private
:// 實際使用的資料結構佇列
std::queue m_data;
// 條件變數的鎖
std::mutex m_mutex;
std::condition_variable m_condition;};
#endif
// blockingqueue_h

#include

#include
#include
#include
#include
#include
using
namespace std;
int task=
100;
blockingqueue<
int> blockingqueue;
std::mutex mutex_cout;
void
worker()
// 模擬耗時操作
sleep
(100);
std::lock_guard
lock
(mutex_cout)
;        std::cout <<
"workder: "
<< this_id <<
" "<< __function__
<<
" line: "
<<
__line__
<<
" sum: "
<< sum
<< std::endl;}}
void
master()
}int
main()
th_master.
join()
;return0;
}

master 46 5

worker: 3 worker line: 34 sum: 20998440
master 46 6
worker: 7 worker line: 34 sum: 3308878
master 46 7
worker: 4 worker line: 34 sum: 34598721
master 46 8
worker: 6 worker line: 34 sum: 1563796
master 46 9
worker: 5 worker line: 34 sum: 27978940

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