C++ 线程安全下Lock 类的两种使用方式

“不定义，做一个保持好奇心的普通人”

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2018.12.19

快三年了：

Mutex 又称互斥量，C++ 11中与 Mutex 相关的类（包括锁类型）和函数都声明在 头文件中，所以如果你需要使用 std::mutex，就必须包含 头文件。

头文件介绍

Mutex 系列类(四种)

std::mutex，最基本的 Mutex 类。

std::recursive_mutex，递归 Mutex 类。

std::time_mutex，定时 Mutex 类。

std::recursive_timed_mutex，定时递归 Mutex 类。

Lock 类（两种）

std::lock_guard，与 Mutex RAII 相关，方便线程对互斥量上锁。

std::unique_lock，与 Mutex RAII 相关，方便线程对互斥量上锁，但提供了更好的上锁和解锁控制。

其他类型

std::once_flag

std::adopt_lock_t

std::defer_lock_t

std::try_to_lock_t

函数

std::try_lock，尝试同时对多个互斥量上锁。

std::lock，可以同时对多个互斥量上锁。

std::call_once，如果多个线程需要同时调用某个函数，call_once 可以保证多个线程对该函数只调用一次。

std::mutex

下面以 std::mutex 为例介绍 C++11 中的互斥量用法。

std::mutex 是C++11 中最基本的互斥量，std::mutex 对象提供了独占所有权的特性——即不支持递归地对 std::mutex 对象上锁，而 std::recursive_lock 则可以递归地对互斥量对象上锁。

std::mutex 的成员函数

构造函数，std::mutex不允许拷贝构造，也不允许 move 拷贝，最初产生的 mutex 对象是处于 unlocked 状态的。

lock()，调用线程将锁住该互斥量。线程调用该函数会发生下面 3 种情况：(1). 如果该互斥量当前没有被锁住，则调用线程将该互斥量锁住，直到调用 unlock之前，该线程一直拥有该锁。(2). 如果当前互斥量被其他线程锁住，则当前的调用线程被阻塞住。(3). 如果当前互斥量被当前调用线程锁住，则会产生死锁(deadlock)。

unlock()， 解锁，释放对互斥量的所有权。

try_lock()，尝试锁住互斥量，如果互斥量被其他线程占有，则当前线程也不会被阻塞。线程调用该函数也会出现下面 3 种情况，(1). 如果当前互斥量没有被其他线程占有，则该线程锁住互斥量，直到该线程调用 unlock 释放互斥量。(2). 如果当前互斥量被其他线程锁住，则当前调用线程返回 false，而并不会被阻塞掉。(3). 如果当前互斥量被当前调用线程锁住，则会产生死锁(deadlock)。

接下来

重点说一下lock_guard 和 unique_lock

※※std::lock_guard

std::lock_gurad 是 C++11 中定义的模板类。定义如下：

template class lock_guard;

注意：无论是std::mutex还是std::lock_gurad、std::unique_lock 都是类，需要创建自己的对象使用！！！

lock_guard 对象呢通常是用来管理一个 std::mutex 类型的对象，即通过定义一个 lock_guard 一个对象来管理 std::mutex 的上锁和解锁。在 lock_guard 初始化的时候进行上锁，然后在 lock_guard 析构的时候进行解锁。值得注意的是，lock_guard 对象并不负责管理 std::mutex 对象的生命周期，lock_guard 对象只是简化了 mutex 对象的上锁和解锁操作，方便线程对互斥量上锁，即在某个 lock_guard 对象的声明周期内，它所管理的锁对象会一直保持上锁状态；而 lock_guard 的生命周期结束之后，它所管理的锁对象会被解锁(注：类似 shared_ptr 等智能指针管理动态分配的内存资源 )，也就是说在使用 lock_guard 的过程中，如果 std::mutex 的对象被释放了，那么在 lock_guard 析构的时候进行解锁就会出现空指针错误之类。

在 lock_guard 对象构造时，传入的 Mutex 对象(即它所管理的 Mutex 对象)会被当前线程锁住。在lock_guard 对象被析构时，它所管理的 Mutex 对象会自动解锁，由于不需要程序员手动调用 lock 和 unlock 对 Mutex 进行上锁和解锁操作，因此这也是最简单安全的上锁和解锁方式，尤其是在程序抛出异常后先前已被上锁的 Mutex 对象可以正确进行解锁操作，极大地简化了程序员编写与 Mutex 相关的异常处理代码。

例：

//

// Created by zxkj on 2018.12.19

//

#include

#include

#include

#include

std::mutex mtx;

using std::cout;

using std::endl;

void print_event(int x)

{

if (x % 2 == 0)

{

cout << x << "is event" << endl;

}

else

{

throw(std::logic_error("not event"));

}

}

void print_id(int id)

{

try

{

std::lock_guard lck(mtx);

print_event (id);

}

catch(std::logic_error&)

{

cout << "[exception caught]n";

}

}

int main()

{

std::thread threads[10];

for (int i = 0; i < 10; ++i)

{

threads[i] = std::thread(print_id,i+1);

}

for (auto &th : threads)

{

th.join ();

}

return 0;

}

?※※std::unique_lock