c++ - QSemaphore 是否足以制作 QQueue 的线程安全类比？

Question

我试图制作一个基本的线程安全 QQueue 类比。这个想法是一个线程将数据放入队列，另一个线程处理它。我找到了一个非常基本的解决方案。

#include <QThread>
#include <QQueue>
#include <QSemaphore>

class AsyncQueue
{
public:
    void enqueue(const int x);
    int dequeue();
private:
    QQueue<int> queue;
    QSemaphore semaphore;
};

int AsyncQueue::dequeue()
{
    semaphore.acquire();
    return queue.dequeue();
}

void AsyncQueue::enqueue(const int x)
{
    queue.enqueue(x);
    semaphore.release();
    return;
}

我是多线程的新手。它通过了一些最简单的测试，但我怀疑这是否足够？或者队列是否需要 AtomicPointer，以防线程在另一个正在处理队列的最后一个项目时尝试将新项目入队？

Answer 1

不是，因为没有临界区保护来自 enqueue() 的队列写访问，所以有机会对队列进行并发读/写访问。它总是可以执行，因为 QSemaphore::release() 永远不会阻塞。因此，dequeue() 和 enqueue(int) 有很多机会同时执行，造成严重破坏。

您现在拥有的信号量的作用是向队列的消费者端发送信号，告知队列中存在的值的数量。您将需要第二个 QSemaphore 来实现对底层 QQueue 的独占访问，如下(非常肤浅的测试):

#include <QThread>
#include <QQueue>
#include <QSemaphore>

class AsyncQueue
{
public:
  void enqueue(const int x);
  int dequeue();

private:
  QQueue<int> queue;
  QSemaphore itemsInQueue;
  QSemaphore exclusiveAccess{1};
};

int AsyncQueue::dequeue()
{
  itemsInQueue.acquire();
  exclusiveAccess.acquire();
  int result{queue.dequeue()};
  exclusiveAccess.release();
  return result;
}

void AsyncQueue::enqueue(const int x)
{
  exclusiveAccess.acquire();
  queue.enqueue(x);
  exclusiveAccess.release();
  itemsInQueue.release();
}

如果您可以使用现代编译器，我更喜欢使用 STL 对应物来实现它。 std::thread , std::mutex , std::lock_guard , 和 std::condition_variable在这种情况下值得研究。