🧠 C++ хитрая и интересная задача (lock-free)

Задача: реализуй однопоточный производитель / однопоточный потребитель (SPSC) кольцевой буфер без мьютексов — только на std::atomic и правильных порядках памяти.

Требования:
- push(const T&) и pop(T&) — O(1), без блокировок; возвращают false, если буфер полон/пуст.
- Ёмкость — степень двойки; индексация — маской.
- Гарантируется ровно один поток-производитель и ровно один поток-потребитель.

Скелет:

#include <atomic>
#include <array>
#include <cstddef>
#include <optional>

template<typename T, std::size_t N>
class SpscRing {
    static_assert((N & (N - 1)) == 0, "N must be power of two");
public:
    bool push(const T& v) {
        // твой код
        return false;
    }
    bool pop(T& out) {
        // твой код
        return false;
    }
private:
    alignas(64) std::atomic<size_t> head{0}; // consumer reads
    alignas(64) std::atomic<size_t> tail{0}; // producer writes
    alignas(64) std::array<T, N> buf{};
    static constexpr size_t mask = N - 1;
};

💡 Подсказки:
- Пиши в buf[tail & mask], затем публикуй запись:
tail.store(next, std::memory_order_release);
- Читай из buf[head & mask] после проверки наличия данных, затем:
head.store(next, std::memory_order_release);
- На чтение границ используйте std::memory_order_acquire:
- Producer: сначала head.load(memory_order_acquire) (чтобы не переписать не потреблённое).
- Consumer: сначала tail.load(memory_order_acquire) (чтобы увидеть свежие записи).
- Ни одного fetch_add не нужно: вычисляй next = idx + 1.
- Проверка переполнения: буфер полон, если next_tail == head.
- Чтобы избежать ложного шаринга — разнеси head, tail и buf (см. alignas(64)).
- Не забудь про TriviallyCopyable/Noexcept: для общего T лучше использовать std::is_nothrow_copy_assignable_v<T> и/или перемещение.

🎯 Бонус-тест

В двух потоках гоняй счётчик 0..1e7 через буфер.
На выходе проверь, что последовательность непрерывна и без пропусков.