无锁编程[2]__一读一写无锁队列，其实就是循环队列，一写多读(基于计数器和更新开关)，基于CAS实现：多读多写无锁循环队列

转自：http://blog.163.com/xychenbaihu@yeah/blog/static/13222965520133794137729/

一、数组循环队列：一读一写无锁循环队列。
//message_queue.h
typedef struct MsgNode
{
      unsigned flag;
      void*    content;
}MsgNode;

class CMessageQueue             //循环队列
{
      public:
             CMessageQueue(int size = 8192,int fd = -1);
             ~CMessageQueue();

              //无锁添加和取消息
              int  send_message(unsigned msg,void* content);
              int  get_message(MsgNode& msg);

      private:
              MsgNode*  msgbuf;
              int       max_msg_size;
              int       head_pos;
              int       tail_pos;   
};

//message_queue.cpp
CMessageQueue::CMessageQueue(int size,int fd)
{
       msgbuf = new MsgNode[size];
       memset(msgbuf,fd,sizeof(MsgNode)*size);
       max_msg_siz e= size;
       head_pos = 0;
       tail_pos = 0;
}
CMessageQueue::~CMessageQueue(int size,int fd)
{
     delete [] msgbuf;
     max_msg_size = 0;
     head_pos = 0;
     tail_pos = 0;
}
int CMessageQueue::send_message(unsigned msg,void* content)
{
     MsgNode* pObj = &msg_buf[tail_pos];
     if(pObj->flag != (unsigned)-1) //最后一个节点被使用了
     {
          //队列满
          return -1;
     }
     tail_pos=(tail_pos + 1)%max_msg_size；
     //申请一个消息记录,将消息记录赋值    
    pObj->content = content;
    pObj->flag    = msg;         //此字段放最后赋值
   
     return 0;
}

int  CMessageQueue::get_message(MsgNode& msg)
{
      MsgNode* pObj = &msg_buf[head_pos];
      if(pObj->flag == (unsigned)-1)
      {
              //队列为空
              return -1;
      }
      head_pos=(head_pos+1)%max_msg_size;
 
      //重置消息
      msg = *pObj;
      pObj->Msg = (unsigned)-1;

      return 0;
}

模版数组循环队列的实现可以参考：

http://blog.163.com/xychenbaihu@yeah/blog/static/13222965520132343915442/

二、数组循环队列：多读多写无锁循环队列，使用CAS。
do

{

      ...

}

while(cas)  这里可以用sched_yield();让出cpu。

//message_queue.h
//异步消息
typedef struct MsgNode
{
 unsigned flag;
 void*    content;
}MsgNode;

class CMessageQueue      //循环队列
{
 public:
  CMessageQueue(int size = 8192,int fd = -1);
  ~CMessageQueue();

  //无锁添加和取消息
  int  send_message(unsigned msg,void* content);
  int  get_message(MsgNode& msg);

 private:
  MsgNode*  msgbuf;
  int       max_msg_size;
  int       head_pos;
  int       tail_pos;   
};

//message_queue.cpp
CMessageQueue::CMessageQueue(int size,int fd)
{
 msgbuf = new MsgNode[size];
 memset(msgbuf,fd,sizeof(MsgNode)*size);
 max_msg_siz e= size;
 head_pos = 0;
 tail_pos = 0;
}
CMessageQueue::~CMessageQueue(int size,int fd)
{
 delete [] msgbuf;
 max_msg_size = 0;
 head_pos = 0;
 tail_pos = 0;
}
int CMessageQueue::send_message(unsigned msg,void* content)
{
   do
   {
        int tmp = tail_pos;
        MsgNode* pObj = &msg_buf[tmp];
        if(pObj->flag != (unsigned)-1) //最后一个节点被使用了
        {
              //队列满
              return -1;
        }
    }while(!__sync_bool_compare_and_swap(&tail_pos,tmp,(tmp + 1)%max_msg_size));  

    //申请一个消息记录,将消息记录赋值    
    pObj->content = content;
    pObj->flag    = msg;         //此字段放最后赋值
   
    return 0;
}

int  CMessageQueue::get_message(MsgNode& msg)
{
    do
    {
         int tmp = head_pos;
         MsgNode* pObj = &msg_buf[tmp];
         if(pObj->flag == (unsigned)-1)
         {
               //队列为空
               return -1;
         }
    }while(!__sync_bool_compare_and_swap(&head_pos,tmp,(tmp + 1)%max_msg_size));
    
    //重置消息
    msg = *pObj;
    pObj->Msg = (unsigned)-1;

    return 0;
}

三、链表构成的队列：队列采用链表链式存储结构
注意：
    1）此时的front和rear都变成了指针，front变成了头结点指针，而rear变成了尾节点的指针。
    2）此处的front和rear类似于链表操作中的first和last。
    3）入队实现主要在队列尾部实现，需要调整rear指针的指向；而出队操作主要在队头实现，需要调整front指针的指向。
    判空：   front==NULL;
    判满：   如果不设定最大存储节点数，永远都为false;
    入队：   要判断是否已满，同时要判断是否为第一个节点
 出队：   要判断是否为空，同时要判断是否只有一个节点；nodeType * temp = front; Type value = front->info; front=front->link;if(temp==rear){rear==NULL;}delete temp;temp=NULL;
 
链表队列因为要同时修改front和rear指针，在首次插入时，没有想到比较好的办法。
链表队列的实现参考:
 http://blog.163.com/xychenbaihu@yeah/blog/static/13222965520132343915442/ 

一写多读的无锁编程：

union CasStruct

{

        unsigned int updateflag;

        unsigned int updateindex;

        CasStruct()

        {

                  updateflag=0;

                  updateindex=0;

        }

}

更新(写)：

开始更新：将updateflag设为1；结束更新：updateindex=(updateindex+1)%XXXXX；并将updateflag设为0。

读：

先获取一个CasHeader没有变化的对象，读完后比较是否发生变化，如果没有，说明读的过程中没有发生变化。