C++并发编程 - 互斥锁(lock_guard和unique_lock)

科技前沿 • 2025-02-23 19:14 • 阅读 38

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C++并发编程 - 互斥锁

在多线程的编程中，共享数据的修改限制是必不可少的环节。期望的是:当一个线程访问共享数据期间，此数据不应该被其他线程修改；当某个线程修改了共享数据，应通知其他线程。

例如，买车票场景: 座位为共享数据，每个用户属于一个访问共享数据的线程，当一个用户开始购买某个座位车票期间，该座位就应该禁止被其他用户购买。从而避免同一个座位同时被两个用户买到。

通常情况下，解决类似并发问题，首先考虑舍弃并发；若迫不得已，互斥量(mutex)是一个很好选择。

互斥锁

互斥量
互斥锁是依赖互斥量实现的。互斥量可简单理解为仅有两种值true或false的信号量。

互斥锁

互斥锁基于互斥量实现，可用于共享数据访问的保护。即当线程访问共享数据时，有如下动作:

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访问前，判断互斥锁是否已上锁(互斥量是否置为true)。若上锁，说明有其他线程再访问，当前线程阻塞直至互斥锁解锁；若未上锁，当前线程上锁，并访问共享数据。
访问后，退出共享数据的访问，并解锁互斥锁。

在Linux C中互斥锁有pthread_mutex_t方法，但是对于C++编程中，更推荐使用lock_guard、unqiue_lock。主要有以下优势:

无需考虑互斥量的初始化和销毁，在类的构造和析构函数中管理，无需使用者操心。
采用RAII对互斥量进行了不同封装，提供了更方便的上锁机制。

对比pthread_mutex_t，功能都一样，只是使用上更加方便和灵活。毕竟经过c++大佬们深思熟虑设计出来的，如果没有优势，也就不会发布出来。

lock_guard

lock_guard功能与std::mutex的lock与ublock功能相同。不同的是，lock_guard析构时会自动解锁，使用时无须unlock。这就需要我们将共享资源的访问封装成尽可能小的函数，避免加锁时间过长。

lock_guard类主要源码

template<class _Mutex> class lock_guard { 
    public: using mutex_type = _Mutex; // construct and lock explicit lock_guard(_Mutex& _Mtx) : _MyMutex(_Mtx) { 
    _MyMutex.lock(); } // construct but don't lock lock_guard(_Mutex& _Mtx, adopt_lock_t) : _MyMutex(_Mtx) { 
    } // destructor and unlocks ~lock_guard() noexcept { 
    _MyMutex.unlock(); } lock_guard(const lock_guard&) = delete; lock_guard& operator=(const lock_guard&) = delete; private: _Mutex& _MyMutex; };

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互斥锁

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