C++中mutex和lock的用法

本篇內容介紹了“C++中mutex和lock的用法”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

mutex用來協助采取獨占方式控制對資源的并發訪問，這里的資源可能是一個對象，或多個對象的組合，為了獲得獨占式的資源訪問能力，相應的線程必須鎖定mutex，這樣可以防止其它線程也鎖定該mutex。

下面兩條線程如果沒有使用mutex來同步，則輸出結果會是112233。

mutex g_mutex;

void print123() 
{
    g_mutex.lock();
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(100));
        cout << i + 1;
    }
    g_mutex.unlock();
}
 
int main()
{
    thread(print123).detach();
    thread(print123).detach();//123123
    system("pause");
}

你應該確保mutex對象調用lock后，即使發生異常也會調用unlock，否則有可能造成資源被永遠鎖住或者死鎖。

為此我們可以使用lock_guard來進行lock和unlock，lock_guard在構造時會lock，析構時會unlock，使用大括號對可以加快lock_guard的析構，需要注意的是lock_guard一定要分配變量名，否則不會有效果。

void print123()
{
    lock_guard<mutex> lockGuard(g_mutex);
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(100));
        cout << i + 1;
    }
}

同一線程多次鎖定mutex會導致程序終止，而recursive_mutex則不會，這個mutex允許同一線程多次鎖定。

recursive_mutex g_mutex;
void print123()
{
    g_mutex.lock();
    g_mutex.lock();
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(100));
        cout << i + 1;
    }
    g_mutex.unlock();
    g_mutex.unlock();
}

有時候線程想要鎖定mutex，但又不想其它線程已鎖定mutex時阻塞，這種情況下可以使用try_lock，它試圖鎖定mutex，成功就返回true，失敗返回false。

為了等待特定長度的時間，你可以使用timed_mutex或recursive_timed_mutex的try_lock_for或try_lock_until方法。

由于try_lock在返回true時會鎖定mutex，為了防止lock_guard重復鎖定，需要傳遞參數adopt_lock。

void print123() 
{
    if (g_mutex.try_lock()) {
        lock_guard<mutex>  lockGuard(g_mutex,adopt_lock);
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(100));
            cout << i + 1;
        }
    } else {
        cout << "mutex locked" <<endl;
    }
}
 
int main()
{
    thread(print123).detach();
    thread(print123).detach();
    system("pause");
}

通常一個線程一次只鎖定一個mutex，然而有時候必須鎖定多個mutex，如果一個個鎖定，有可能出現鎖定了第一個mutex，而無法鎖定第二個mutex的情況。這種情況下可以使用全局函數lock鎖定多個mutex。

mutex g_mutex1;
mutex g_mutex2;

void print123() 
{
    lock(g_mutex1, g_mutex2);
    lock_guard<mutex> lockGuard1(g_mutex1, adopt_lock);
    lock_guard<mutex> lockGuard2(g_mutex2, adopt_lock);
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(100));
        cout << i + 1;
    }
}
 
int main()
{
    thread(print123).detach();
    thread(print123).detach();
    system("pause");
}

使用全局函數try_lock嘗試鎖定多個mutex，如果鎖定所有mutex則返回-1，否則返回第一個失敗的mutex的索引(從0開始)，并且所有被成功lock的mutex會又被unlock。

mutex g_mutex1;
mutex g_mutex2;

void print123() 
{
    lock(g_mutex1, g_mutex2);
    lock_guard<mutex> lockGuard1(g_mutex1, adopt_lock);
    lock_guard<mutex> lockGuard2(g_mutex2, adopt_lock);
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(100));
        cout << i + 1;
    }
}

void printLockState()
{
    auto result = try_lock(g_mutex1, g_mutex2);
    cout << result << endl;
    if (result == -1) {
        lock_guard<mutex> lockGuard1(g_mutex1, adopt_lock);
        lock_guard<mutex> lockGuard2(g_mutex2, adopt_lock);
    }
}
 
int main()
{
    thread(print123).detach();
    thread(printLockState).detach();
    system("pause");
}

除了lock_guard，C++還提供一個類似的類unique_lock，它比lock_guard更靈活，unique_lock允許你明確指定何時鎖定或解鎖mutex，而lock_guard總是鎖定mutex，如果unique_lock析構時mutex仍被鎖住，析構函數會自動調用unlock，如果沒有則不做任何事。

mutex g_mutex1;
timed_mutex g_mutex2;
 
int main()
{
    //嘗試鎖定mutex，但不會阻塞
    unique_lock<mutex> uniqueLock1(g_mutex1, try_to_lock);
    //嘗試鎖定mutex，不超過10秒
    unique_lock<timed_mutex> uniqueLock2(g_mutex2, chrono::seconds(10));
    //主動調用lock，try_lock，try_lock_for等才會鎖定
    unique_lock<mutex> uniqueLock3(g_mutex1, defer_lock);
    //通過已鎖定的mutex初始化
    unique_lock<mutex> uniqueLock4(g_mutex1, adopt_lock);
    //判斷有沒有鎖定mutex
    cout << (uniqueLock1 ? "locked" : "unlocked")<< endl;
    cout << uniqueLock1.owns_lock() << endl;
    //解鎖mutex
    uniqueLock1.unlock();
    //鎖定mutex
    uniqueLock3.lock();
    system("pause");
}

“C++中mutex和lock的用法”的內容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業相關的知識可以關注億速云網站，小編將為大家輸出更多高質量的實用文章！