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C++11并发指南之std::mutex详解-创新互联

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。

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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 介绍

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)。

下面给出一个与 std::mutex 的小例子（参考）

#include   // std::cout
#include    // std::thread
#include    // std::mutex

volatile int counter(0); // non-atomic counter
std::mutex mtx;   // locks access to counter

void attempt_10k_increases() {
 for (int i=0; i<10000; ++i) {
  if (mtx.try_lock()) { // only increase if currently not locked:
   ++counter;
   mtx.unlock();
  }
 }
}

int main (int argc, const char* argv[]) {
 std::thread threads[10];
 for (int i=0; i<10; ++i)
  threads[i] = std::thread(attempt_10k_increases);

 for (auto& th : threads) th.join();
 std::cout << counter << " successful increases of the counter.\n";

 return 0;
}

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