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C++ 互斥量

news 2025/9/14 6:31:16

在 C++ 中，互斥量（std::mutex）是一种用于多线程编程中保护共享资源的机制，防止多个线程同时访问某个资源，从而避免数据竞争（data race）和不一致的问题。

🔒 一、基础用法：`std::mutex`

头文件：#include <mutex>

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>std::mutex mtx; // 创建一个互斥量
int counter = 0;void increment(int id) {for (int i = 0; i < 10000; ++i) {mtx.lock();       // 加锁++counter;        // 访问共享资源mtx.unlock();     // 解锁}
}

你可以通过多个线程调用 increment()，互斥量保证了线程安全。

✅ 更推荐的方式：使用 `std::lock_guard`

它是一种 RAII（资源获取即初始化） 的封装类，作用域结束时会自动解锁，非常安全，防止漏解锁。

void increment(int id) {for (int i = 0; i < 10000; ++i) {std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);++counter;} // 作用域结束时自动释放锁
}

⛔ 错误示例（不要这样做）：

mtx.lock();
++counter;
// 如果中间抛异常，mutex 可能永远不会 unlock

🧠 其他互斥量类型

类型	说明
`std::mutex`	最基本的互斥量
`std::recursive_mutex`	支持同一线程多次加锁
`std::timed_mutex`	支持带超时的锁操作
`std::shared_mutex`	C++17，引入读写锁（多个读一个写）

🧪 示例：多个线程安全地写输出

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>std::mutex print_mtx;void safe_print(const std::string& msg) {std::lock_guard<std::mutex> lock(print_mtx);std::cout << msg << std::endl;
}int main() {std::thread t1(safe_print, "hello from thread 1");std::thread t2(safe_print, "hello from thread 2");t1.join();t2.join();return 0;
}

⏳ `try_lock()` 与 `timed_mutex`

if (mtx.try_lock()) {// 成功获得锁mtx.unlock();
} else {// 没拿到锁，干别的事
}

std::timed_mutex tmtx;
if (tmtx.try_lock_for(std::chrono::milliseconds(100))) {// 拿到锁tmtx.unlock();
}

总结：

方法	是否推荐	用法说明
`mutex.lock()/unlock()`	❌ 不推荐（容易忘记 unlock）
`std::lock_guard`	✅ 推荐，简单安全
`std::unique_lock`	✅ 推荐，需要更灵活控制时
`try_lock / timed_mutex`	✅ 用于尝试加锁或有时间要求