C++常用容器、函数、类集（7）-优快云博客

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本文内容参考：

std::lock_guard的介绍(包含使用示例)_c++ lockguard-优快云博客

特此致谢！

16. std::lock_guard

std::lock_guard是C++11标准库中的一个类模板，用于自动管理互斥锁（std::mutex或其派生类的锁定和解锁）。其主要目的是提供一种简便且安全的方式来保护临界区（critical sections）免受数据竞争（data race）的影响。它利用了RAII（资源获取即初始化）技术，确保在作用域结束时自动释放锁。

主要特性

自动加锁和解锁

当std::lock_guard对象被创建时，它会自动锁定提供的互斥锁。当该对象离开其作用域（即被销毁）时，它会自动解锁互斥锁。这种自动管理确保了即使在发生异常的情况下，互斥锁也能被正确解锁。

std::lock_guard的构造函数会自动调用互斥锁的lock方法来加锁；而析构函数会自动调用互斥锁的unlock方法来解锁。

防止死锁

由于std::lock_guard会在析构时自动释放锁，因此可以有效避免因忘记手动解锁而导致的死锁问题。

简单易用

std::lock_guard的使用非常简单，只需要在需要保护的代码块之前创建它即可。无需显式调用锁定和解锁函数。

非递归

std::lock_guard不支持递归锁定，即不能多次锁定同一个互斥锁。如果尝试这样做，会导致未定义的行为。

异常安全

std::lock_guard提供了异常安全性，即使在临界区代码中抛出异常，互斥锁也能被正确解锁。这是因为它在析构函数中解锁互斥锁，而析构函数在异常处理期间也会被调用。

使用方法

使用std::lock_guard的基本步骤如下：

1）包含头文件

首先，需要包含<mutex>头文件以使用std:lock_guard和相关的互斥锁类型。

#include <mutex>

2）定义互斥锁

在需要保护的代码段之前或附近定义一个std::mutex对象。

std::mutex mtx;

3）使用std::lock_guard

在需要保护的代码块之前创建std::lock_guard对象，并将互斥锁作为参数传递给它。

{
    std::lock_guard<std::mutex> guard(mtx);
    // 临界区代码，此时 mtx 被锁定
    // ...
} // 当 guard 对象离开作用域时，mtx 会被自动解锁

完整代码示例如下：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

std::mutex mtx;

void print_thread_id(int id) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 自动加锁
    std::cout << "Thread #" << id << " is running\n";
} // lock_guard 析构，自动解锁

int main() {
    std::thread threads[10];
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        threads[i] = std::thread(print_thread_id, i + 1);
    }
    for (auto& th : threads) {
        th.join();
    }
    return 0;
}

也可以采用“已加锁”方式，代码示例如下：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

std::mutex mtx;

void print_thread_id(int id) {
    mtx.lock(); // 手动加锁
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx, std::adopt_lock); // 采用已加锁
    std::cout << "Thread #" << id << " is running\n";
} // lock_guard 析构，自动解锁

int main() {
    std::thread threads[10];
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        threads[i] = std::thread(print_thread_id, i + 1);
    }
    for (auto& th : threads) {
        th.join();
    }
    return 0;
}

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