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SPSCQueue（单生产者单消费者无锁队列）

LibXR::SPSCQueue<T> 是单生产者单消费者无锁队列，适合明确的单向通道：

  • 一个上下文负责 Push；
  • 另一个上下文负责 Pop；
  • 中间不再引入额外锁。

典型场景包括：ISR -> 线程、采集线程 -> 处理线程、Topic::QueuedSubscriber -> 消费线程。

基本用法​

LibXR::SPSCQueue<uint32_t> queue(16);

queue.Push(10);

uint32_t value = 0;
queue.Pop(value);

当前实现特点​

  • 模板层只是把 T 映射成固定大小字节 payload；
  • 底层复用 SPSCQueueBase；
  • 队列内部不管理 T 的复杂生命周期；
  • 支持 Push/Pop/Peek 与批量操作；
  • 支持 PushWithWriter() / PopWithReader() 这类回调式批量读写接口。

常用接口​

单个元素​

  • Push(const T&)
  • Pop(T&)
  • Peek(T&)
  • Pop()（丢弃队首元素）

批量元素​

  • PushBatch(const T* data, size_t size)
  • PopBatch(T* data, size_t size)
  • PeekBatch(T* data, size_t size)

回调式读写​

  • PushWithWriter(Writer&& writer)
  • PushWithWriter(size_t size, Writer&& writer)
  • PopWithReader(Reader&& reader)
  • PopWithReader(size_t size, Reader&& reader)
  • ProduceWithWriter(size_t limit, Writer&& writer)：回调签名 size_t(T*, size_t, T*, size_t)，一次拿到环形区的两段空闲空间，返回实际写入的元素数
  • ConsumeWithReader(size_t limit, Reader&& reader)：回调签名 size_t(const T*, size_t, const T*, size_t)，返回实际取走的元素数

这两个接口要求 T 可平凡拷贝、可平凡析构；SPSCQueue<T> 不支持超过 alignof(std::max_align_t) 的对齐。

其他​

  • Size()
  • MaxSize()
  • EmptySize()
  • Reset()

在消息系统里的位置​

当前 Topic::QueuedSubscriber 只接受 SPSCQueue：

auto topic = LibXR::Topic::CreateTopic<float>("temperature");
LibXR::SPSCQueue<float> queue(8);
auto sub = LibXR::Topic::QueuedSubscriber(topic, queue);

也可以接收带时间戳的 Topic::Message<T>：

LibXR::SPSCQueue<LibXR::Topic::Message<float>> queue(8);
auto sub = LibXR::Topic::QueuedSubscriber(topic, queue);

队满时，这次发布会直接丢弃，不会阻塞发布者。

选择建议​

在下面这些条件同时成立时，优先用 SPSCQueue：

  • 生产者只有一个；
  • 消费者只有一个；
  • 需要在类型上明确这条单向拓扑。

任一侧不止一个时使用 MPMCQueue。