线程安全队列实现：pop() 的高效实现答案

【问题标题】：Thread safe queue implementation : Efficient implementation of pop()线程安全队列实现：pop() 的高效实现
【发布时间】：2020-11-23 12:43:46
【问题描述】：

我正在尝试实现队列的线程安全版本，并在实现 pop() 的包装器时遇到问题。参考下面的代码。由于限制，无法粘贴整个代码。

bool internal_pop_front_no_lock(T& item)
{
    bool isDataAvailable = false;

    if (!m_Queue.empty())
    {
        item = m_Queue.front();
        m_Queue.pop();
        isDataAvailable = true;
    }

   return isDataAvailable;
}

现在我觉得item = m_Queue.front(); 行会复制数据。有没有办法避免复制？还是我误会了什么？

【问题讨论】：

m_Queue 是 std::queue 吗？
@Surt 这是您将 OP 指向 minimal reproducible example 的位置。
@surt .. 是的 m_Queue 是 std::queue。

标签： c++ c++11 queue

【解决方案1】：

只有一种方法可以避免复制，如果你移动这个对象然后返回它。因为即使你可以在不复制的情况下访问m_Queue.front()，一旦你这样做m_Queue.pop();，这个对象就会被销毁，如果你需要在这个点之外访问这个对象，你需要复制或移动这个对象。所以像这样的事情是你唯一的机会：

std::optional<T> internal_pop_front_no_lock()
{
    std::optional<T> result;

    if (!m_Queue.empty())
    {
        result = std::move(m_Queue.front());
        m_Queue.pop();
    }

   return result;
}

【讨论】：

【解决方案2】：

由于std::queue 存储实际值，您能做的最好的事情就是将值移出（如std::move）。对于许多复杂的对象，即使复制很昂贵，移动也很便宜。

如果您有一个复杂的对象，移动成本很高，您可以有一个unique_ptrs 的队列；这些移动起来很便宜（而且不可能复制）。

使用std::unique_ptr<int> 或其他东西测试您的线程安全队列，并确保它有效。然后你就会知道你的队列没有复制操作。然后由您队列中的用户（可能是您自己）来确保他们放入队列中的物品足够便宜以便移动。

boost::optional<T> 或 std::optional<T> 在这里非常有用，因为您有一个 T& 和一个 bool 来指示它是否已填充。但核心是：

result = std::move(m_Queue.front()); // move

而不是

result = m_Queue.front(); // copy

当你提取值时。

...

我自己，我对这种方法持怀疑态度。它的长名称是一个危险信号，它所做的只是包装了几个std::queue 方法。与直接调用 std::queue 方法相比，它看起来并没有降低复杂性。

根据我的经验，线程安全队列的棘手部分是决定通知的工作方式、中止、批处理操作（pop_many、push_many）等。相比之下，与queue 的底层交互非常简单。

【讨论】：