由两个线程访问的共享队列的临界区代码是什么？

Question

假设我们有一个共享队列（使用数组实现），两个线程可以访问该队列，一个用于从中读取数据，另一个用于向其中写入数据。现在，我遇到了同步问题。我正在使用 Win32 API（EnterCriticalSection 等）来实现此功能。

但我好奇的是队列的入队和出队操作中的关键部分代码是什么？

仅仅因为两个线程正在使用共享资源？为什么我看不到任何问题是这样的：前端和后端都是维护的，所以，当ReaderThread读取时，它可以从前端读取，当WriterThread写入时，它可以轻松写入后端。

可能会出现哪些潜在问题？

Answer 1

对于单个生产者/消费者循环队列实现来说，实际上不需要锁。只需设置一个条件，如果队列已满，则生产者无法写入队列，如果队列为空，则消费者无法从队列中读取。此外，生产者将始终写入指向队列中第一个可用空槽的 tail 指针，而消费者将从代表第一个可用空槽的 head 指针中读取数据。队列中未读的槽。

您的代码可以类似于以下代码示例（注意：我假设在初始化的队列中 tail == head，并且两个指针都声明为 易失性，以便优化编译器不会重新排序给定线程内的操作顺序，在 x86 上，由于该体系结构具有强大的内存一致性模型，因此不需要内存屏障，但这在具有较弱内存一致性模型的其他体系结构上会发生变化，其中内存。需要障碍）：

queue_type::pointer queue_type::next_slot(queue_type::pointer ptr);

bool queue_type::enqueue(const my_type& obj)
{
    if (next_slot(tail) == head)
        return false;

    *tail = obj;
    tail = next_slot(tail);

    return true;
}

bool queue_type::dequeue(my_type& obj)
{
    if (head == tail)
        return false;

    obj = *head;
    head = next_slot(head);

    return true;
}

函数next_slot 只是增加 head 或 tail 指针，以便它返回指向数组中下一个槽的指针，并考虑任何数组包装 -围绕功能。

最后，我们保证单个生产者/消费者模型中的同步，因为在 tail 指针将数据写入它指向的槽之前，我们不会增加 tail 指针，并且我们不会增加 tail 指针。 head 指针，直到我们从它指向的槽中读取数据。因此，在至少调用一次 enequeue 之前，对 dequeue 的调用不会返回有效值，并且 tail 指针永远不会覆盖head 指针，因为在 enqueue 中进行检查。此外，只有一个线程正在递增 tail 指针，并且一个线程正在递增 head 指针，因此共享读取或写入同一线程不会出现问题。指针会产生同步问题，需要锁定或某种类型的原子操作。