win32线程安全队列实现使用本地的Windows API

概述win32线程安全队列实现使用本地的Windows API

由于windows中缺less条件variables（虽然是从vista引入的，但在windows XP和2003中不支持），但在c ++中实现线程安全队列并不容易。 在Win32上实现POSIX条件variables的策略 我所要求的只是使用CriticalSection或互斥量和事件，而不使用信号和条件variables。

我也试图find一个确切的实现，只是使用Win32的本地API，但没有运气。 所以我自己完成了一个。 问题是我不是100％确定代码是线程安全的。 谁能告诉我这是好还是不好？

class CEventSyncQueue { public: CEventSyncQueue(int nCapacity = -1); virtual ~CEventSyncQueue(); virtual voID Put(voID* ptr); virtual voID* Get(); protected: int m_nCapacity; CPtrList m_List; CRITICAL_SECTION m_lock; HANDLE m_hGetEvent; HANDLE m_hPutEvent; }; CEventSyncQueue::CEventSyncQueue(int nCapacity) { m_nCapacity = nCapacity; ::InitializeCriticalSection(&m_lock); m_hPutEvent = ::CreateEvent(NulL,FALSE,NulL); m_hGetEvent = ::CreateEvent(NulL,NulL); } CEventSyncQueue::~CEventSyncQueue() { m_List.RemoveAll(); ::CloseHandle(m_hGetEvent); ::CloseHandle(m_hPutEvent); ::DeleteCriticalSection(&m_lock); } voID CEventSyncQueue::Put(voID* ptr) { ::EnterCriticalSection(&m_lock); while(m_nCapacity > 0 && m_List.GetCount() >= m_nCapacity) { ::LeaveCriticalSection(&m_lock); //wait if(::WaitForSingleObject(m_hPutEvent,INFINITE) != WAIT_OBJECT_0) { ASSERT(FALSE); } ::EnterCriticalSection(&m_lock); } if(m_nCapacity > 0) { ASSERT(m_List.GetCount() < m_nCapacity); } m_List.AddTail(ptr); ::SetEvent(m_hGetEvent); //notifyAll ::LeaveCriticalSection(&m_lock); } voID* CEventSyncQueue::Get() { ::EnterCriticalSection(&m_lock); while(m_List.IsEmpty()) { ::LeaveCriticalSection(&m_lock); //wait if(::WaitForSingleObject(m_hGetEvent,INFINITE) != WAIT_OBJECT_0) { ASSERT(FALSE); } ::EnterCriticalSection(&m_lock); } ASSERT(!m_List.IsEmpty()); voID* ptr = m_List.Removehead(); ::SetEvent(m_hPutEvent); //notifyAll ::LeaveCriticalSection(&m_lock); return ptr; }

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再次想到，没有必要明确实施信号量。 相反，只要想想如何使用事件来实现信号量，并以这种方式处理您的问题。 我第一次尝试使用手动重置事件，这是效率低下，但显然是正确的，然后我优化。

请注意，我还没有调试（甚至编译！）这些代码片段，但他们应该给你正确的想法。 这里是手动重置版本：

class CEventSyncQueue { public: CEventSyncQueue(int nCapacity = -1); virtual ~CEventSyncQueue(); virtual voID Put(voID* ptr); virtual voID* Get(); protected: int m_nCapacity; CPtrList m_List; CRITICAL_SECTION m_lock; HANDLE m_queue_not_empty; HANDLE m_queue_not_full; }; CEventSyncQueue::CEventSyncQueue(int nCapacity) { m_nCapacity = nCapacity; ::InitializeCriticalSection(&m_lock); m_queue_not_empty = ::CreateEvent(NulL,TRUE,NulL); m_queue_not_full = ::CreateEvent(NulL,NulL); } CEventSyncQueue::~CEventSyncQueue() { m_List.RemoveAll(); ::CloseHandle(m_queue_not_empty); ::CloseHandle(m_queue_not_full); ::DeleteCriticalSection(&m_lock); } voID CEventSyncQueue::Put(voID* ptr) { bool done = false; while (!done) { // If the queue is full,we must wait until it isn't. if(::WaitForSingleObject(m_queue_not_full,INFINITE) != WAIT_OBJECT_0) { ASSERT(FALSE); } // However,we might not be the first to respond to the event,// so we still need to check whether the queue is full and loop // if it is. ::EnterCriticalSection(&m_lock); if (m_nCapacity <= 0 || m_List.GetCount() < m_nCapacity) { m_List.AddTail(ptr); done = true; // The queue is definitely not empty. SetEvent(m_queue_not_empty); // Check whether the queue is Now full. if (m_nCapacity > 0 && m_List.GetCount() >= m_nCapacity) { resetEvent(m_queue_not_full); } } ::LeaveCriticalSection(&m_lock); } } voID* CEventSyncQueue::Get() { voID *result = nullptr; while (result == nullptr) { // If the queue is empty,we must wait until it isn't. if(::WaitForSingleObject(m_queue_not_empty,// so we still need to check whether the queue is empty and loop // if it is. ::EnterCriticalSection(&m_lock); if (!m_List.IsEmpty()) { result = m_List.Removehead(); ASSERT(result != nullptr); // The queue shouldn't be full at this point! ASSERT(m_nCapacity <= 0 || m_List.GetCount() < m_nCapacity); SetEvent(m_queue_not_full); // Check whether the queue is Now empty. if (m_List.IsEmpty()) { resetEvent(m_queue_not_empty); } } ::LeaveCriticalSection(&m_lock); } }

以下是更高效的自动重置事件版本：

class CEventSyncQueue { public: CEventSyncQueue(int nCapacity = -1); virtual ~CEventSyncQueue(); virtual voID Put(voID* ptr); virtual voID* Get(); protected: int m_nCapacity; CPtrList m_List; CRITICAL_SECTION m_lock; HANDLE m_queue_not_empty; HANDLE m_queue_not_full; }; CEventSyncQueue::CEventSyncQueue(int nCapacity) { m_nCapacity = nCapacity; ::InitializeCriticalSection(&m_lock); m_queue_not_empty = ::CreateEvent(NulL,NulL); } CEventSyncQueue::~CEventSyncQueue() { m_List.RemoveAll(); ::CloseHandle(m_queue_not_empty); ::CloseHandle(m_queue_not_full); ::DeleteCriticalSection(&m_lock); } voID CEventSyncQueue::Put(voID* ptr) { if (m_nCapacity <= 0) { ::EnterCriticalSection(&m_lock); m_List.AddTail(ptr); SetEvent(m_queue_not_empty); ::LeaveCriticalSection(&m_lock); return; } bool done = false; while (!done) { // If the queue is full,under some (rare) conditions we'll get here and find // the queue is already full again,so be prepared to loop. ::EnterCriticalSection(&m_lock); if (m_List.GetCount() < m_nCapacity) { m_List.AddTail(ptr); done = true; SetEvent(m_queue_not_empty); if (m_List.GetCount() < m_nCapacity) { SetEvent(m_queue_not_full); } } ::LeaveCriticalSection(&m_lock); } } voID* CEventSyncQueue::Get() { voID *result = nullptr; while (result == nullptr) { // If the queue is empty,under some (rare) conditions we'll get here and find // the queue is already empty again,so be prepared to loop. ::EnterCriticalSection(&m_lock); if (!m_List.IsEmpty()) { result = m_List.Removehead(); ASSERT(result != nullptr); // The queue shouldn't be full at this point! if (m_nCapacity <= 0) ASSERT(m_List.GetCount() < m_nCapacity); SetEvent(m_queue_not_full); if (!m_List.IsEmpty()) { SetEvent(m_queue_not_empty); } } ::LeaveCriticalSection(&m_lock); } }

在windows中实现线程安全队列是微不足道的。 我用Delphi，C ++，BCB等做过

你为什么认为需要一个条件变量？ 您如何看待windows消息队列的工作？

事件是用于PC队列的错误原语。 最简单/最清晰的方法是使用信号量。

简单无界的生产者 – 消费者队列。

template <typename T> class PCSqueue{ CRITICAL_SECTION access; deque<T> *objectQueue; HANDLE queueSema; public: PCSqueue(){ objectQueue=new deque<T>; InitializeCriticalSection(&access); queueSema=CreateSemaphore(NulL,MAXINT,NulL); }; voID push(T ref){ EnterCriticalSection(&access); objectQueue->push_front(ref); LeaveCriticalSection(&access); ReleaseSemaphore(queueSema,1,NulL); }; bool pop(T *ref,DWORD timeout){ if (WAIT_OBJECT_0==WaitForSingleObject(queueSema,timeout)) { EnterCriticalSection(&access); *ref=objectQueue->back(); objectQueue->pop_back(); LeaveCriticalSection(&access); return(true); } else return(false); }; };

编辑 – 一个有界的队列不会更困难 – 你需要另一个信号来计算空的空间。 我没有使用有界的队列，但是我确定它是可以的 – 一个有2个信号量和一个互斥/ CS的有界队列是标准模式。

编辑：使用PostMessage（）或PostThreadMessage（）API调用 – 它们被明确声明为'waveOutProc'回调是安全的。 MSDN说，调用“其他波函数”将导致死锁 – 信号调用不在该集合中，如果允许SetEvent（），但是ReleaseSemaphore（）不允许，我将非常惊讶。 事实上，如果允许SetEvent（），而ReleaseSemaphore（）不是在windows的任何地方，我会感到惊讶。

条件变量？ 你的意思是互锁*功能？ 这些已经存在了很长一段时间 – 我在windows 2000中使用它们，你可以使用它们来构建一个并发系统，但是你仍然需要自己做一些工作。

或者，尝试OpenMP。 要使用这个，你需要Visual Studio 2008或更高版本。

总结

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