編寫一個線程安全的隊列，所謂線程安全，就是該隊列能夠實現多個線程同時正確的增刪改隊列結點，也就是能夠實現對隊列這個臨界資源的保護。需要實現的函數包括：（1） InitQueue函數：初始化一個空的隊列，并初始化各個用于保護隊列的信號量。（2） EnQueue函數：在隊列尾部加入一個結點（3） DeQueue函數：刪除隊列頭部結點（4） Clear函數：刪除隊列中的所有結點（5） Find函數：查找隊列中是否有指定的元素，若有，返回能夠訪問該結點的指針；若無，返回NULL。（6） Print函數：打印當前隊列中的所有元素。完成該隊列后，自己編寫一個測試程序，生成多個線程同時讀寫該隊列，驗證你的隊列執行是否正確。我基本不會，所以請具體給出代碼（可以把代碼發我郵箱[email protected]），簡單的介紹我不會采納，我會先測試，無錯的話可以追加懸賞分。其中線性安全請用到互斥量Mutex，這是我先在在學的，所以很關鍵。
1 回答
明月笑刀無情
TA貢獻1828條經驗 獲得超4個贊
首先，互斥量這種線程相關的內容是平臺相關的，我假設你用的是windows平臺開發。
其次，說明一下我的開發環境，vs2008，控制臺程序，空的工程。
最后給你貼代碼，分文件來看。
===頭文件QueueNode.h===
===你需要的節點數據可能不是整數，只要將typedef int QUEUEDATA這一句的int換成你想要的類型即可，但要注意，這個類型必須實現賦值操作符重載，相等比較操作符重載，以及復制構造函數===
#ifndef _QUEUE_NODE_H_
#define _QUEUE_NODE_H_
typedef int QUEUEDATA;
typedef struct node
{
QUEUEDATA data;
node* m_pNext;
}QUEUENODE;
#endif
===隊列頭文件Queue.h，有平臺相關內容，請注意===
#ifndef _QUEUE_H_
#define _QUEUE_H_
#include "QueueNode.h"
#include <Windows.h>
class ThreadSafeQueue
{
public:
ThreadSafeQueue();
virtual ~ThreadSafeQueue();
bool InitQueue();
void EnQueue(const QUEUEDATA& data);
void DeQueue();
void Clear();
const QUEUENODE* Find(const QUEUEDATA& data) const;
void Print();
protected:
HANDLE m_hMutex;
QUEUENODE* m_pQueueHead;
};
#endif
===隊列函數實現文件Queue.cpp===
#include "Queue.h"
#include <iostream>
ThreadSafeQueue::ThreadSafeQueue()
{
m_pQueueHead = new QUEUENODE;
m_pQueueHead->m_pNext = 0;
}
ThreadSafeQueue::~ThreadSafeQueue()
{
Clear();
delete m_pQueueHead;
CloseHandle(m_hMutex);
}
bool ThreadSafeQueue::InitQueue()
{
m_hMutex = CreateMutex(0, FALSE, 0);
return (m_hMutex!=0);
}
void ThreadSafeQueue::EnQueue(const QUEUEDATA& data)
{
WaitForSingleObject(m_hMutex, INFINITE);
QUEUENODE* pNode = new QUEUENODE;
pNode->data = data;
pNode->m_pNext = 0;
QUEUENODE* pTemp = m_pQueueHead;
while (pTemp->m_pNext != 0)
{
pTemp = pTemp->m_pNext;
}
pTemp->m_pNext = pNode;
ReleaseMutex(m_hMutex);
}
void ThreadSafeQueue::DeQueue()
{
WaitForSingleObject(m_hMutex, INFINITE);
QUEUENODE* pNode = m_pQueueHead->m_pNext;
if (pNode != 0)
{
m_pQueueHead->m_pNext = pNode->m_pNext;
delete pNode;
pNode = 0;
}
ReleaseMutex(m_hMutex);
}
const QUEUENODE* ThreadSafeQueue::Find(const QUEUEDATA& data) const
{
WaitForSingleObject(m_hMutex, INFINITE);
QUEUENODE* pNode = m_pQueueHead->m_pNext;
while (pNode != 0)
{
if (pNode->data == data)
{
break;
}
pNode = pNode->m_pNext;
}
return pNode;
ReleaseMutex(m_hMutex);
}
void ThreadSafeQueue::Clear()
{
WaitForSingleObject(m_hMutex, INFINITE);
QUEUENODE* pNode = m_pQueueHead->m_pNext;
QUEUENODE* pTemp = 0;
while (pNode != 0)
{
pTemp = pNode->m_pNext;
delete pNode;
pNode = pTemp;
}
m_pQueueHead->m_pNext = 0;
ReleaseMutex(m_hMutex);
}
void ThreadSafeQueue::Print()
{
WaitForSingleObject(m_hMutex, INFINITE);
QUEUENODE* pNode = m_pQueueHead->m_pNext;
while (pNode != 0)
{
std::cout << pNode->data << "\t";
pNode = pNode->m_pNext;
}
std::cout << std::endl;
ReleaseMutex(m_hMutex);
}
===測試代碼文件main.cpp，包含了測試用可執行程序，兩個操作queue的線程，需要說明的是，我本來打算用WaitMultipleObjects函數來等待兩個線程都結束，但是沒搞清楚是什么問題沒有卡住，不打算繼續糾纏它了，所以讓主線程Sleep了5秒鐘===
#include "Queue.h"
#include <iostream>
DWORD WINAPI HandleQueue(void* pParam);
DWORD WINAPI HandleQueue2(void* pParam);
int main()
{
ThreadSafeQueue queue;
queue.InitQueue();
HANDLE hThread[2] = {0};
DWORD threadID = 0;
hThread[0] = CreateThread(NULL, 0, HandleQueue, (void*)(&queue), NULL, &threadID);
hThread[0] = CreateThread(NULL, 0, HandleQueue2, (void*)(&queue), NULL, &threadID);
//WaitForMultipleObjects(2, hThread, TRUE, INFINITE);
Sleep(5000);
queue.Print();
queue.Clear();
return 0;
}
DWORD WINAPI HandleQueue(void* pParam)
{
ThreadSafeQueue* pQueue = reinterpret_cast<ThreadSafeQueue*>(pParam);
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
std::cout << "HandleQueue EnQueue" << std::endl;
pQueue->EnQueue(i);
}
for (int i = 0; i < 50; i++)
{
std::cout << "HandleQueue DeQueue" << std::endl;
pQueue->DeQueue();
}
return 0;
}
DWORD WINAPI HandleQueue2(void* pParam)
{
ThreadSafeQueue* pQueue = reinterpret_cast<ThreadSafeQueue*>(pParam);
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
std::cout << "HandleQueue2 EnQueue" << std::endl;
pQueue->EnQueue(i+100);
}
for (int i = 0; i < 50; i++)
{
std::cout << "HandleQueue2 DeQueue" << std::endl;
pQueue->DeQueue();
}
return 0;
}
新建一個空的控制臺程序工程，向工程中加入這幾個文件，編譯之后可以直接運行。
第一個線程投入隊列100個元素，出隊50個元素，第二個線程同樣。最后主線程輸出隊列中最后的內容，然后清空。
隊列用鏈表實現，可以試想一下，如果線程同步沒有處理，指針操作時一定會引起崩潰
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