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C++ 中的自旋锁应用：SpinLockManual、SpinLockGuard 和 SpinLockTryGuard

news 2025/8/27 12:13:41

在多线程编程中，同步机制是确保线程安全的关键。自旋锁（Spin Lock）是一种常见的同步机制，它通过忙等待（busy-waiting）的方式来实现线程间的互斥访问。在 C++ 中，我们可以使用 std::atomic_flag 来实现自旋锁。本文将介绍如何使用 SpinLockManual、SpinLockGuard 和 SpinLockTryGuard 这三个类来应用自旋锁。

SpinLockManual、SpinLockGuard 和 SpinLockTryGuard 这三个类都是基于 SpinLock 类实现的，它们的职责和应用场景有所不同。

SpinLockManual：

职责：
提供手动获取和释放锁的功能。
应用场景：
适用于需要手动控制锁的获取和释放的场景，例如在某些情况下需要在获取锁之前执行一些特定的操作，或者需要在释放锁之后执行一些清理工作。

SpinLockGuard：

职责：
提供自动获取和释放锁的功能，类似于互斥锁的 lock_guard。
应用场景：
适用于需要保证在某个代码块执行期间，锁一直被持有，并且在代码块结束时自动释放锁的场景。这可以避免忘记释放锁导致的死锁问题。

SpinLockTryGuard：

职责：
提供尝试获取锁并在获取失败时不阻塞的功能，类似于互斥锁的 try_lock_guard。
应用场景：
适用于需要尝试获取锁但不希望在获取失败时阻塞的场景，例如在多线程环境中，如果获取锁失败，可以选择执行其他任务或者等待一段时间后再次尝试。

一、类的实现

1. SpinLock 类

首先，我们来看一下 SpinLock 类的实现。这个类提供了基本的自旋锁功能，包括 lock、try_lock 和 unlock 方法。

#include <atomic>
#include <thread>class SpinLock
{
private:std::atomic_flag locked = ATOMIC_FLAG_INIT;public:void lock(){while (locked.test_and_set(std::memory_order_acquire)){std::this_thread::yield();}}bool try_lock(){return !locked.