Multithreading 轻量级多读/单写器队列实现

我需要一个非常简单的多读/单写器队列实现，用于一个小线程池（相当于物理内核的数量）。现在我用条件变量实现了它，但我正在为未来的版本探索更轻的替代方案。我以如下内容结束（C伪代码）：

这个实现正确吗？故障在哪里？主操作系统（Linux、BSD、OSX、Windows）提供了哪些轻量级的等待信号/唤醒信号设备

编辑

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OS\u WAIT\u对象

不强制为条件变量。这是一个简单的“进入睡眠状态，直到调度器唤醒您，因为其他人发送了一个信号”。

条件变量的使用通常需要锁定（互斥）。因此，您的实现有一点意义（互斥保护不需要CAS操作）。一些操作系统具有低级同步原语，这些原语位于互斥体和条件变量的下面，因此可以将它们直接用于SPMC队列。E、 g，Linux实现futex。@Tsyvarev我用互斥体和条件变量实现了我的工作队列。这不是我的工作队列，这是一个实验队列。OS_WAIT_对象不需要是条件变量。可以是操作系统可用的任何其他调度程序机制。简单地将操作系统等待对象解释为

进入睡眠状态直到…

基本上是无用的：如果在检查条件后但在调用此函数之前改变了信号，您将等待条件为真。因此，给定的实现通常不可能是正确的。您需要具有更复杂语义的等待机制，但这种语义依赖于操作系统。@Tsyvarev如果这种检查和进入睡眠是在用户空间中完成的，是的，它是可以发生的，但如果它是在内核空间中完成的，我不明白为什么会发生。我有嵌入式编程的经验，我的推理是，这种机制可以通过

HALT

和

INT

机器指令实现，不会出现问题。操作系统调度器不能执行类似的任务吗？内核代码中没有检查和睡眠之间的竞争是由某种关键部分提供的。用户空间对应的临界区主要由互斥体实现，其中条件变量用于等待。这将返回到您的工作实现。那么，你到底想要什么？

#define QUEUE_MAXSIZE 16

struct queue {
  OS_WAIT_OBJECT writer_waitobj;
  OS_WAIT_OBJECT reader_waitobj;
  size_t head;
  size_t tail;
  int data[QUEUE_MAXSIZE];
};

/* Called by a single writer. */
void enqueue(struct queue* queue, int value)
{
  /* If queue is full wait to avoid overwriting. */
  while (queue->head - queue->tail == QUEUE_MAXSIZE) {
    OS_WAIT(queue->writer_waitobj);
  }

  /* There are a single writer so synchronization isn't necessary. */
  queue->data[queue->head] = value;
  queue->head++;

  /* If queue was empty, signal the new state to one reader. */
  if (queue->head == queue->tail) {
    OS_AWAKE_ONE(queue->reader_waitobj);
  }
}

/* Called by (few) multiple readers. */
int dequeue(struct queue* queue)
{
  int value;
  const size_t my_tail = tail;

  /* If queue is empty readers must wait. */
  while (queue->head == my_tail) {
    OS_WAIT(queue->reader_waitobj)
  }

  /* Spin-lock readers synchronization. */
  do {
    value = queue->data[my_tail];
  } while (!CPU_COMPARE_AND_SWAP(queue->tail, my_tail, my_tail+1));

  /* If queue was full, signal the new state to writer. */
  if (queue->head - my_tail == QUEUE_MAXSIZE) {
    OS_AWAKE_ONE(queue->writer_waitobj);
  }

  return value;
}