lock_guard和unique_lock的具体实现

时间: 2023-03-09 18:30:32 浏览: 195

4. 互斥量、lock_guard与unique_lock1

在多线程编程中，确保数据的一致性和完整性至关重要，这就是互斥量、`lock_guard`和`unique_lock`在C++中的作用。这些工具主要应用于保护共享资源，避免多个线程同时访问导致的竞态条件。互斥量（Mutex）是一种同步原语，它允许在同一时间只有一个线程访问受保护的代码区域，即临界区。当一个线程获得互斥量后，其他试图获取同一互斥量的线程会被阻塞，直到持有互斥量的线程释放它。因此，如果共享资源是只读的，一般不需要互斥量保护，因为多个读取操作不会改变数据。然而，一旦涉及到写操作，就需要使用互斥量来防止数据冲突。使用互斥量有两个关键原则： 1. 获取互斥量和释放互斥量必须配对出现，即使在可能出现异常的情况下。这是为了保证在异常发生时，互斥量仍能被正确地释放，防止死锁。 2. 应尽量减少临界区的执行时间，以降低线程阻塞的影响，提高系统效率。在C++中，`std::mutex`是标准库提供的互斥量类型。初始化一个`std::mutex`很简单，只需要使用默认构造函数。之后，可以使用`lock()`和`unlock()`方法来获取和释放互斥量。 `std::lock_guard`是C++11引入的，它是一个RAII（Resource Acquisition Is Initialization）类，用于自动管理互斥量的生命周期。当你创建一个`lock_guard`对象并传入一个`std::mutex`实例时，互斥量会在构造时被锁定，并在对象析构时自动解锁，确保了异常安全。例如： ```cpp std::mutex mtx; std::lock_guard<std::mutex> guard(mtx); ``` `std::unique_lock`类似于`std::lock_guard`，但提供了更大的灵活性。它可以延迟锁定，这意味着你可以在对象创建时不立即锁定互斥量，也可以在任何时候手动解锁和重新锁定。这使得`unique_lock`适合于需要更复杂控制流程的情况，如与条件变量配合使用： ```cpp std::mutex mtx; std::unique_lock<std::mutex> guard(mtx); // 延迟锁定 guard.unlock(); // 手动锁定 guard.lock(); ``` 在某些场景下，`std::unique_lock`的`adopt_lock`构造函数很有用，它允许你传递一个已经锁定的互斥量，而不会再次尝试锁定。 `std::lock_guard`和`std::unique_lock`都是用于管理互斥量的智能指针，但`std::unique_lock`提供了更多的功能，如手动控制锁定和解锁时机。在实际编程中，根据具体需求选择合适的锁管理方式对于实现高效且安全的多线程代码至关重要。

lock_guard和unique_lock是C++中用于实现互斥操作的两种机制。lock_guard使用RAII（资源获取即初始化）技术来控制锁的作用域，它只有一个lock()函数，可以获取锁，当对象销毁时，关联的锁也会被自动释放。unique_lock有比lock_guard更多的功能，如try_lock、timed_lock等，它还支持移动语义，可以方便地在不同的线程之间传递锁。

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