MPMC Wait-free Queue for C++, Windows

MPMCQueue.cpp

#pragma once

/****************************************************************************
 * Wait-Free MPMC Queue
 * Minimum requirement: Windows XP or Windows Server 2003
 * Author: @sm9kr
 * License type: GPL v3
 * Drawback: Fixed size, __int64 overflow-able
 ****************************************************************************/

/// 멀티쓰레드 환경에서 아주 빠르게 (wait-free) FIFO 가능함
/// 단, 고정크기라서, 큐가 꽉차면 뻑남 (쓰고자 하는 어플리케이션 특성에 맞게 적당히 큰 크기로 조정할 것)
/// 인덱스(head, tail)가 2^63을 넘어서면 뻑남 (이건 현실적으로는 일어나기 힘들긴 함)


#define _ASSERTC(expr) \
	{ \
		if ( !(expr) ) \
		{ \
			int* dummy = 0 ; \
			*dummy = 0xDEADBEEF ; \
		} \
	}



template <class T>
class MPMCQueue
{
public:

	template<int E>
	struct PowerOfTwo
	{
		enum { value = 2 * PowerOfTwo<E-1>::value } ;
	} ;

	template<>
	struct PowerOfTwo<0>
	{
		enum { value = 1 } ;
	} ;

	enum
	{
		/// 큐의 크기 설정: 반드시 2의 승수로 해야 한다.
		QUEUE_MAX_SIZE	= PowerOfTwo<16>::value, 
		QUEUE_SIZE_MASK	= QUEUE_MAX_SIZE - 1
	} ;

	MPMCQueue() : mHeadPos(0), mTailPos(0) 
	{
		memset(mElem, 0, sizeof(mElem)) ;
	}

	void Push(T* newElem)
	{
		__int64 insertPos = InterlockedIncrement64(&mTailPos) - 1 ;
		_ASSERTC( insertPos - mHeadPos < QUEUE_MAX_SIZE) ; ///< overflow
		
		mElem[insertPos&QUEUE_SIZE_MASK] = newElem ;	
	}

	T* Pop()
	{
		T* popVal = (T*) InterlockedExchangePointer((void**)&mElem[mHeadPos&QUEUE_SIZE_MASK], nullptr) ;
		
		if ( popVal != nullptr )
			InterlockedIncrement64(&mHeadPos) ;	
	
		return popVal ;
	}

	__int64 GetSize() const
	{
		return mTailPos - mHeadPos ;
	}



private:

	T*			mElem[QUEUE_MAX_SIZE] ;
	volatile __int64	mHeadPos ;
	volatile __int64	mTailPos ;

} ;