c++实现LinkBlockedQueue的问题

让我们来详细讲解“c++实现LinkBlockedQueue的问题”该如何解决。

首先，我们需要阅读题目并理解其中所涉及的术语。“LinkBlockedQueue”是一个队列类，其中“Link”指的是链表，“Blocked”指的是阻塞，即队列为空时，出队操作会一直阻塞等待直到队列中有元素可出队。

接下来，我们可以通过以下步骤实现LinkBlockedQueue类：

1. 定义Node类：该类表示链表中的节点，包含一个存储数据的变量和一个指向下一个节点的指针。

template <typename T>
class Node {
public:
    T data;
    Node<T>* next;
    Node(T data):data(data), next(nullptr){};
};

1. 定义LinkBlockedQueue类：该类包含一个指向头节点和尾节点的指针、一个计数器和一个互斥量变量。

template <typename T>
class LinkBlockedQueue {
// ...
private:
    Node<T>* head;
    Node<T>* tail;
    int count;
    std::mutex mutex;
};

1. 实现构造函数：初始化头节点和尾节点指针，并将计数器置为0。

template <typename T>
LinkBlockedQueue<T>::LinkBlockedQueue():head(new Node<T>(0)), tail(head), count(0) {}

1. 实现入队操作：申请一个新的节点空间，将数据存储到节点中，并将节点加入链表并更新tail指针，最后计数器加1。如果队列为空，则唤醒任意一个因出队操作阻塞的线程。

template <typename T>
void LinkBlockedQueue<T>::push(T data) {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
    Node<T>* newNode = new Node<T>(data);
    tail->next = newNode;
    tail = newNode;
    ++count;
    lock.unlock();
    cv.notify_one(); // 唤醒任意一个因出队操作阻塞的线程
}

1. 实现出队操作：如果队列不为空，则取出头节点的后继节点的数据并将头节点指针指向后继，最后计数器减1。如果队列为空，则一直等待直到有元素可出队。在等待过程中，会自动释放互斥量，以让其他线程可以操作队列，等有元素可出队时再重新获取互斥量并执行出队操作。

template <typename T>
T LinkBlockedQueue<T>::pop() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex); 
    while(count == 0) {
        cv.wait(lock); // 没有元素时等待并释放互斥量
    }
    T data = head->next->data;
    Node<T>* temp = head->next;
    head->next = temp->next;
    if(temp == tail) tail = head;
    --count;
    lock.unlock();
    delete temp; // 释放节点空间
    return data;
}

以上就是“c++实现LinkBlockedQueue的问题”的完整攻略了。下面我们来看一下两个简单的示例：

// 示例1：创建3个线程分别进行入队和出队操作，验证队列的正确性
LinkBlockedQueue<int> q;
std::thread t1([&]{ q.push(1); });
std::thread t2([&]{ q.push(2); });
std::thread t3([&]{ std::cout << q.pop() << std::endl; });
t1.join();
t2.join();
t3.join(); // 输出结果为1和2

// 示例2：在多线程下测试队列的性能
LinkBlockedQueue<int> q;
std::mutex print_mutex;

auto producer = [&] {
    for(int i=1; i<=100000; i++) {
        q.push(i);
    }
};

auto consumer = [&] {
    int data;
    while(true) {
        data = q.pop();
        if(data == 100000) break;
    }
};

auto printResult = [&](int time_cost){
    print_mutex.lock();
    std::cout << "Time cost: " << time_cost << "ms." << std::endl;
    std::cout << "Iterations per second: " << 100000/time_cost*1000 << "." << std::endl;
    print_mutex.unlock();
};

std::thread p1(producer);
std::thread p2(producer);
std::thread p3(producer);
std::thread p4(producer);
std::thread c1(consumer);
std::thread c2(consumer);

auto start_time = std::chrono::system_clock::now();
p1.join();
p2.join();
p3.join();
p4.join();
c1.join();
c2.join();
auto end_time = std::chrono::system_clock::now();
auto time_cost = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end_time - start_time).count();
printResult(time_cost);

以上示例只是简单地演示了LinkBlockedQueue的基本用法和性能测试，具体的应用场景和用法可以根据个人需要进行进一步的开发和优化。