c++ - 具有两个线程的 STL 队列(生产者、消费者)

Question

我想要队列安全的临界区，这样线程就不会同时访问队列。即使我注释了与关键部分相关的行，此代码也能正常工作。谁能解释一下为什么？

queue<int> que;
CRITICAL_SECTION csection;
int i=0;

DWORD WINAPI ProducerThread(void*)
{

    while(1)
    {
        //if(TryEnterCriticalSection(&csection))
        {
            cout<<"Pushing value "<<i<<endl;
            que.push(i++);
            //LeaveCriticalSection(&csection);
        }
    }
}

//Consumer tHread that pops out the elements from front of queue
DWORD WINAPI ConsumerThread(void*)
{
    while(1)
    {
        //if(TryEnterCriticalSection(&csection))
        {
            if(!que.empty())
            {
                cout<<"Value in queue is "<<que.front()<<endl;
                que.pop();
            }
            else
                Sleep(2000);
            //LeaveCriticalSection(&csection);
        }
    }
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    HANDLE handle[2];
    //InitializeCriticalSection(&csection);
    handle[0]=NULL;
    handle[1]=NULL;
    handle[0]=CreateThread(0,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)ProducerThread,0,0,0);
    if(handle[0]==NULL)
        ExitProcess(1);

    handle[1]=CreateThread(0,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)ConsumerThread,0,0,0);
    if(handle[1]==NULL)
        ExitProcess(1);

    WaitForMultipleObjects(2,handle,true,INFINITE);

    return 0;
}

Answer 1

这意外地有效，大概有两个原因:

1. 它不起作用，但你永远不会注意到。消费者拉取队列中的任何内容，或者它认为队列中的任何内容。如果什么都没有，它会一直睡到生产者推送了一些东西。这“有效”是因为生产者只追加到末尾，而消费者只从头开始读取。除了更新 size。您很可能最终会有一个队列，该队列处于存在元素但 size 未反射(reflect)它的状态。这很糟糕，但相反的情况更糟糕，而且迟早会发生。
   你无法知道。好吧，您最终可能会知道，如果排队的工作项由于某种原因“消失”了，或者如果您用完了内存，那么请尝试找出原因。
2. 您使用 printf(或 std::cout，两者相同)，它在内部被临界区锁定。这种“某种”方式以您需要的方式锁定对队列的访问，除非不需要。它将在 99.9% 的时间内工作(偶然的，因为消费者将被阻止尝试打印，这比生产者添加到队列中需要更长的时间来唤醒)。但是，当打印后上下文切换发生时，它突然失败。砰，你死定了。

您确实绝对需要使用临界区对象或互斥体来保护临界代码区。否则，结果不可预测。与人们可能相信的相反，“但它有效”并不是一件好事，这是可能发生的最糟糕的事情。因为它只会在它不起作用之前起作用，然后你就不知道为什么了。

也就是说，您可以使用 IO 完成端口，它可以非常高效地为您完成所有工作。您可以使用 GetQueuedCompletionStatus从端口中提取“事件”并使用 PostQueuedCompletionStatus发布一个。完成端口完成队列的整个处理，包括为您正确同步到多个消费者(并且它以 LIFO 顺序执行，这有利于避免上下文切换和缓存失效)。
每个事件都包含一个指向 OVERLAPPED 结构的指针，但完成端口不使用它，您可以传递 any 指针(或者，如果您觉得那样更好，传递指向 OVERLAPPED 的指针，后跟您自己的数据)。