为什么 boost::lockfree::spsc_queue 没有位置？

Question

常规 std::vector 有 emplace_back 可以避免不必要的复制。有什么理由 spsc_queue 不支持这个吗？是否由于某种原因无法使用无锁队列emplace？

Answer 1

我既不是 boost 库的实现者也不是维护者，所以为什么不包含 emplace 成员函数背后的基本原理超出了我的知识范围，但是如果你自己实现它并不难真的很需要。

spsc_queue 的基数 class 为 compile_time_sized_ringbuffer 或 runtime_sized_ringbuffer，具体取决于队列大小在编译时是否已知。这两个 classes 维护实际使用的缓冲区，动态缓冲区和编译时缓冲区之间存在明显差异，但在这种情况下，将它们的 push 成员函数委托给公共基 class - ringbuffer_base。

ringbuffer_base::push函数比较容易理解：

bool push(T const & t, T * buffer, size_t max_size)
{
    const size_t write_index = write_index_.load(memory_order_relaxed);  // only written from push thread
    const size_t next = next_index(write_index, max_size);

    if (next == read_index_.load(memory_order_acquire))
        return false; /* ringbuffer is full */

    new (buffer + write_index) T(t); // copy-construct

    write_index_.store(next, memory_order_release);

    return true;
}

下一个项目应该存储的位置的索引是通过 relaxed 加载完成的（这是安全的，因为这个 class 的预期用途是 push 调用）并获取适当的下一个索引，检查以确保一切都在边界内（使用加载获取以与调用 pop 的线程适当同步），但我们感兴趣的主要语句是：

new (buffer + write_index) T(t); // copy-construct

它在缓冲区中执行放置新副本构造。传递一些参数以用于直接从可行的构造函数参数构造 T 本身并没有什么线程不安全的。我编写了以下代码片段并在派生的 classes 中进行了必要的更改，以适当地将工作委托给基础 class:

template<typename ... Args>
std::enable_if_t<std::is_constructible<T,Args...>::value,bool>
emplace( T * buffer, size_t max_size,Args&&... args)
{
    const size_t write_index = write_index_.load(memory_order_relaxed);  // only written from push thread
    const size_t next = next_index(write_index, max_size);

    if (next == read_index_.load(memory_order_acquire))
        return false; /* ringbuffer is full */

    new (buffer + write_index) T(std::forward<Args>(args)...); // emplace

    write_index_.store(next, memory_order_release);

    return true;
}

也许唯一的区别是确保 Args... 中传递的参数实际上可以用于构建 T，当然通过 std::forward 而不是复制构造。

为什么 boost::lockfree::spsc_queue 没有位置？

Why doesn't boost::lockfree::spsc_queue have emplace?

boost

locking

thread-safety

emplace