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时间: 2023-09-27 12:09:32 浏览: 166

C++11 并发指南之std::mutex详解

上一篇《C++11 并发指南二(std::thread 详解) 》中主要讲到了 std::thread 的一些用法，并给出了两个小例子，本文将介绍 std::mutex 的用法。 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 <mutex> 头文件中，所以如果你需要使用 std::mutex，就必须包含 <mutex> 头文件。 <mutex> 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，定时在C++11中，`std::mutex`是并发编程中的基础组件，它提供了一种机制来保护共享资源免受并发访问的影响。互斥量（Mutex）确保在任何时刻只有一个线程能持有对资源的访问权，从而防止数据竞争和其他并发问题。在`<mutex>`头文件中，C++11定义了不同类型的互斥量，包括： 1. **std::mutex**：这是最基础的互斥量类型，不允许同一线程递归锁定。如果一个线程已经持有了锁，再次尝试锁定会导致死锁。 2. **std::recursive_mutex**：递归互斥量允许同一线程多次锁定，每次解锁会减少锁定计数，直到计数为零才真正释放锁。 3. **std::timed_mutex**：这种类型的互斥量允许在等待锁时设置一个超时时间，如果在指定时间内无法获取锁，操作将失败并返回。 4. **std::recursive_timed_mutex**：类似于`std::timed_mutex`，但支持递归锁定。除了互斥量，`<mutex>`头文件还包含了一些辅助类型和函数： - **std::lock_guard**：这是一个RAII（Resource Acquisition Is Initialization）类，用于自动管理互斥量的锁定和解锁。当`std::lock_guard`对象被创建时，它会立即锁定传入的互斥量，在对象生命周期结束（通常是离开作用域时）自动解锁。 - **std::unique_lock**：也是RAII类，与`std::lock_guard`类似，但它提供了更多的灵活性，如可以手动锁定和解锁，以及在构造时选择不锁定。 - **std::once_flag**：用于确保某个初始化操作仅执行一次，即使有多个线程同时尝试执行。 - **std::adopt_lock_t, std::defer_lock_t, std::try_to_lock_t**：这些是标记类型，用于在`std::unique_lock`构造时指示锁的状态（已锁定、未锁定或尝试锁定）。 - **std::try_lock**：尝试同时对多个互斥量进行上锁，如果所有互斥量都能立即获得，则成功，否则失败。 - **std::lock**：可以一次性对多个互斥量上锁，以避免死锁。它会以安全的方式对这些锁进行排序和锁定。 - **std::call_once**：保证一个函数在程序运行期间仅被调用一次，即使有多个线程尝试同时调用。以下是一个简单的`std::mutex`使用示例： ```cpp #include <iostream> #include <thread> #include <mutex> volatile int counter(0); // 非原子计数器 std::mutex mtx; // 保护counter的互斥量 void increment_counter() { for (int i = 0; i < 10000; ++i) { mtx.lock(); ++counter; mtx.unlock(); } } int main() { std::thread threads[10]; for (int i = 0; i < 10; ++i) threads[i] = std::thread(increment_counter); for (auto& th : threads) th.join(); std::cout << "Total successful increments: " << counter << "\n"; return 0; } ``` 在这个例子中，`counter`是共享资源，由`std::mutex``mtx`保护。每个线程在修改`counter`前先通过`lock()`获取锁，修改完成后使用`unlock()`释放锁。这确保了在任何时候只有一个线程可以修改`counter`。在实际的并发编程中，`std::mutex`及其相关工具是保证数据一致性、避免竞态条件和死锁的关键。理解并正确使用它们对于编写高效且线程安全的C++代码至关重要。

std::try_to_lock是std::unique_lock的一个构造函数参数，在使用中可以用于尝试上锁。当使用std::try_to_lock参数创建std::unique_lock对象时，对象会尝试上锁但不会阻塞线程。如果对象成功上锁，则owns_lock()函数返回true，反之返回false。这种方式可以用于避免线程阻塞，而是根据锁的可用性来采取相应的操作。123 #### 引用[.reference_title] - *1* *2* *3* [c++之std::unique_lock, std::lock, std::scoped_lock及std::condition_variable](https://blog.csdn.net/weixin_44537992/article/details/122734223)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v93^chatsearchT3_2"}}] [.reference_item style="max-width: 100%"] [ .reference_list ]

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