C++无锁队列实现的常见误区

在C++中实现无锁队列时，开发者常因对并发模型、内存管理和原子操作理解不足而陷入误区。

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1. 未正确处理ABA问题

误区表现：

节点被释放后，其内存地址被其他线程复用，导致CAS操作误判节点状态。例如，线程A弹出节点X后，线程B立即重用X的地址插入新数据，线程A后续操作可能错误地认为X仍有效。

解决方案：

• 版本号机制：为节点指针附加版本号（如std::atomic<uint64_t>），每次修改指针时递增版本号，CAS时同时校验地址和版本号。

• 双CAS（Double CAS）：使用支持宽指针的硬件指令（如x86的CMPXCHG16B）同时比较指针和标记位。

• 风险指针（Hazard Pointers）：线程本地保存正在访问的节点指针，确保其他线程无法释放该节点。

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2. 内存回收过早或泄漏

误区表现：

• 立即释放节点：出队后立即delete节点，若其他线程仍在访问该节点，会导致悬空指针或双重释放。

• 忽略内存池预分配：动态分配节点可能引发内存碎片或分配竞争。

解决方案：

• 延迟删除：将节点加入待删除队列，由独立线程批量回收。

• 内存池预分配：预先分配固定数量节点，通过环形数组复用内存，避免动态分配开销