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c++ - C++ 这个 MPMC 队列中的原子需要什么内存顺序？

问题描述

这是我仅使用原子实现的无锁、无等待、多线程安全的 MPMC 队列：

template <typename T, int32_t SIZE>
class queue_mpmc {
    T ar[SIZE];
    std::atomic_uint64_t start;
    std::atomic_uint64_t end;
    std::atomic_int32_t precount;
    std::atomic_int32_t postcount;
  public:
    queue_mpmc() {
        start = 0;
        end = 0;
        precount = 0;
        postcount = 0;
    }
    bool trypush(T data) {
        int32_t c = ++precount;    // this must be done before the line beginning ar
        if (c > SIZE) { [[unlikely]]
            --precount;
            return false;
        }
        ar[end++ % SIZE] = data;
        ++postcount;               // this must be done after the line beginning ar
        return true;
    }
    T trypop() {
        int32_t c = --postcount;   // this must be done before the line beginning ar
        if (c < 0) {
            ++postcount;
            return T{};
        }
        T r = ar[start++ % SIZE];
        --precount;                // this must be done after the line beginning ar
        return r;
    }
    int32_t len() {
        return precount;
    }
};

它被设计为 SIZE 的 2 倍（32、64、128、256 等），因为在这些情况下，由于编译器优化，它使用模运算符提供了对底层数组的有效环绕。

我一直在阅读有关 atomic memory order的内容，但我对此并不陌生，我无法弄清楚这是否适用于我正在使用的 atomics？该设计确实依赖于++/--precountand在and指令++/--postcount之前或之后（位于开头的行内）。就是这样，并且只需要应用于当前线程，它不需要在线程之间同步超出通常预期的原子。end++start++ar

我可以通过指定内存顺序来提高性能吗？

标签： c++

解决方案

如果其他错误已修复，则很可能 start,end和precount在所有用途中都可以是 memory_order_relaxed 。

postcount是表示一个值已写入队列的变量。即它控制值的发布和值的读取。

所以postcount在推送中需要memory_order_release（“发布”），在读取之前需要memory_order_acquire（即在pop中）。

也许。

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