std::list 可以用于简单的无锁队列吗？

Question

我正在用 C++11 实现一个多线程应用程序，它使用一个线程从 QUdpSocket（QT5 框架）轮询数据，另一个线程处理收集的数据。

当套接字检测到传入数据时，会发出 ReadyRead() 信号，所有数据报都从 QUdpSocket 中提取并复制到 std::list.

void SocketWrapper::QueuePendingDatagrams()
{    
  while (hasPendingDatagrams()) {
    int dataSize = pendingDatagramSize();
    QByteArray tmpQByte = receiveDatagram().data();
    datagramList.push_back(tmpQByte); // see const_data
  }
  emit newDatagrams(&datagramList);
}

在另一个线程中，然后启动消费者并检索列表的第一个元素，直到列表为空。

void Worker::ProcessDatagrams(std::list<QByteArray>* pDatagramList)
{
  while (pDatagramList->size() > 0) {
      QByteArray tmpDatagram = pDatagramList->front();
      pDatagramList->pop_front();

      // Process and log the data within the datagram...
}

我的问题是：因为我总是弹出第一个元素并在最后一个元素之后推送，所以这种无锁方法是线程安全的吗？

我可能（并且将会）在数据处理期间接收到套接字的更多数据，因此两个线程将同时结束运行。对我来说，似乎唯一可能发生的数据竞争可能会高估 DatagramList->size()，但我不明白为什么这会成为问题。如果我不断地接收数据，我相信无论如何都会消耗整个列表。

Answer 1

没有

你是对的，但实际上你不能同时从不同的线程调用 any 容器成员函数并期望它可靠地工作，因为这些成员函数本身的实现不是[保证]线程安全的。

I don't see why it would be a problem

不公开，我同意在 std::list 的特殊情况下，我不会对此处的实际问题抱太大期望。一些商店可能认为这是继续并在生产中使用它的充分理由。不过，我不会在代码审查时接受它。关键是我们根本无法*确切地知道内部结构是做什么的。

话虽这么说，如果您有一些特殊的 stdlib 实现（或带有特殊 flag/switch/option 的 stdlib 实现）确实提供了这种保证，那么请把自己搞砸 ;) * 最后您可以检查其代码并自己做出决定，但老实说，这是疯狂的谎言！

Answer 2

没有

假设列表只有 1 个元素，而您的 2 个线程试图 "simultaneously" 推送和弹出。

如果你有很多元素，那么从前面弹出一个元素不太可能与后面指针交互，而将一个元素推到后面不太可能干扰前面指针，所以这两个操作/应该/就列表的完整性而言是安全的。

但是很明显，当你从前面弹出最后一个元素时，后面的指针也会更新，也就是说没有更多的元素，当你将一个元素推到后面并且列表为空时，然后更新前指针。你能保证这些操作的顺序，并且它们不会乱七八糟吗？如果大小为零，您有保护，但如果大小为 1，则没有保护。

另一件让我担心的事情是，由于 c++11 size() 是一个 "instant" 答案 O(0)，而不是扫描 O(n)，并且要执行此列表保持整数计数.如果 push 和 pop 都修改大小计数器 "simultaneously"，那么它们可能会混乱并最终得到不正确的大小值。如果 list 的内部使用 size 的值作为 "is_empty()" 检查，也许是为了优化插入到空列表或弹出最后一个元素，那么它们可能会被愚弄以执行不适当的操作。

std::list 可以用于简单的无锁队列吗？

Could std::list be used for a simple lock-free queue?

c++

multithreading

list

qudpsocket