阻塞队列的这种实现安全吗？

Question

我正在尝试实现一个队列，如果该队列为空，则该队列会阻塞 Pop 操作，并在推送新元素后立即解除阻塞。我担心我可能有一些种族条件；我尝试查看其他一些实现，但我发现大多数都是在 .NET 中完成的，而我发现的少数 C++ 过于依赖其他库类。

template <class Element>
class BlockingQueue{
    DRA::CommonCpp::CCriticalSection    m_csQueue;
    DRA::CommonCpp::CEvent              m_eElementPushed;
    std::queue<Element>                 m_Queue;
public:
    void Push( Element newElement ){
        CGuard g( m_csQueue );
        m_Queue.push( newElement );
        m_eElementPushed.set();
    }
    Element Pop(){
        {//RAII block
            CGuard g( m_csQueue );
            bool wait = m_Queue.empty();
        }
        if( wait )
            m_eElementPushed.wait();
        Element first;
        {//RAII block
            CGuard g( m_csQueue );
            first = m_Queue.front();
            m_Queue.pop();
        }
        return first;
    }
};

需要一些解释：

• CCriticalSection 是 Windows 关键部分的包装器，方法 Enter 和 Leave 是私有的，而 CGuard 是它唯一的朋友
• CGuard 是 CCriticalSection 的 RAII 包装器，在构造函数中进入关键部分，将其留在析构函数中
• CEvent 是包装器对于 Windows 事件， wait 使用 WaitForSingleObject 函数
• 我不介意元素按值传递，它们是小对象，
• 我不能使用 Boost，只是 Windows 的东西（就像我有的那样）已经使用 CEvent 和 CGuard 进行了）

我担心在使用 Pop() 时可能会出现一些奇怪的竞争条件场景。你们觉得怎么样？

更新：由于我正在使用 Visual Studio 2010 (.NET 4.0)，因此我最终使用了 C++ 运行时提供的 unbounded_buffer 类。当然，我使用 Pointer to Implement Idiom (Chesire Cat) 将其包装在一个类中，以防万一我们决定更改实现或需要将该类移植到另一个环境

Answer 1

它不是线程安全的：

    {//RAII block
        CGuard g( m_csQueue );
        bool wait = m_Queue.empty();
    }
    /// BOOM! Other thread ninja-Pop()s an item.
    if( wait )
        m_eElementPushed.wait();

请注意 BOOM 注释的位置。事实上，其他位置也是可以想到的（在 if 之后）。无论哪种情况，后续的 front 和 pop 调用都将失败。

Answer 2

如果您的目标是条件变量应该会有所帮助最新的 Windows 版本。这通常使得阻塞队列的实现更加简单。

请参阅此处了解使用 Boost 设计类似的队列 - 即使您不能使用 Boost 或条件变量，那里的一般指导和后续讨论应该是有用的。