C++11 mutex, lock详解与condition_variable应用

C++11中的`std::mutex`、`lock`以及`condition_variable`是标准库中用于同步线程的关键组成部分，它们是POSIX线程（pthread）的高级封装。`std::mutex`是一种互斥锁，用于保护共享资源，防止多个线程同时访问。在C++11中，`mutex`类的基本结构包括一个`pthread_mutex_t`成员变量`__m_`，它存储了实际的锁对象。 `std::mutex`的构造函数初始化一个空的互斥锁，调用`PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER`常量确保初始状态为未锁定。`lock()`方法用于获取锁，如果成功则返回`true`，否则抛出系统错误。`try_lock()`则是非阻塞尝试获取锁，若成功则返回`true`，失败则返回`false`。`unlock()`方法用于释放已获取的锁。 `std::mutex`还支持三种不同的锁状态：`std::defer_lock`、`std::try_to_lock`和`std::adopt_lock`。这些状态用于在将锁传递给其他类或函数时指定当前的锁状态，以便正确处理线程同步逻辑。例如，`std::defer_lock`表示没有尝试获取锁，而`std::try_to_lock`则表示已经尝试但未获得。 条件变量`condition_variable`是另一个重要的同步工具，它允许线程在满足特定条件时被唤醒。`condition_variable`通常与`mutex`一起使用，确保数据的同步和线程安全。当一个线程持有互斥锁时，可以调用`wait()`方法，释放锁并进入等待状态，直到`notify_one()`或`notify_all()`被其他持有相同锁的线程调用，唤醒等待的线程。 总结来说，C++11中的`mutex`和`condition_variable`提供了一套强大的工具来管理线程间的并发控制，通过封装底层的POSIX API，简化了程序员在多线程编程中的复杂性。理解这些概念和用法对于编写高效且线程安全的程序至关重要。在实际应用中，开发者需要灵活运用这些同步机制，确保并发操作的正确执行，避免数据竞争和死锁等问题。