C++学习——递归锁（std::recursive_mutex path_mutex_）

std::recursive_mutex path_mutex_是 C++ 标准库中的一个递归互斥锁（recursive mutex）对象。它的作用是提供线程同步机制，确保多个线程不会同时访问共享资源，从而避免数据竞争和不一致性问题。

实例：std::recursive_mutex path_mutex_;

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1. 什么是 std::recursive_mutex？

• std::recursive_mutex 是一种特殊的互斥锁，允许同一线程多次对同一个互斥锁加锁。
• 普通互斥锁（std::mutex）如果被同一线程多次加锁，会导致死锁。而 std::recursive_mutex 可以避免这种情况。

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2. path_mutex_ 的作用

• 线程安全：path_mutex_ 用于保护共享资源（例如某个路径或数据结构），确保同一时间只有一个线程可以访问该资源。
• 递归加锁：如果某个线程已经持有锁，它可以再次加锁而不会导致死锁。这在递归函数或嵌套调用中非常有用。

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3. 使用场景

假设有一个共享资源（例如一个路径或文件系统路径），多个线程可能会同时访问或修改它。为了确保线程安全，可以使用 std::recursive_mutex 来保护该资源。

示例代码

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

std::recursive_mutex path_mutex_;  // 递归互斥锁
std::string shared_path = "/default/path";  // 共享资源

void update_path(const std::string& new_path) {
    std::lock_guard<std::recursive_mutex> lock(path_mutex_);  // 加锁
    shared_path = new_path;
    std::cout << "Path updated to: " << shared_path << std::endl;
}

void nested_update_path(const std::string& new_path) {
    std::lock_guard<std::recursive_mutex> lock(path_mutex_);  // 再次加锁
    update_path(new_path);  // 嵌套调用
}

int main() {
    std::thread t1(nested_update_path, "/new/path/1");
    std::thread t2(nested_update_path, "/new/path/2");

    t1.join();
    t2.join();

    return 0;
}

代码说明

• path_mutex_ 用于保护 shared_path，确保多个线程不会同时修改它。
• nested_update_path 函数中，path_mutex_ 被多次加锁（递归加锁），但由于使用的是 std::recursive_mutex，不会导致死锁。

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4. std::recursive_mutex 的特点

• 递归加锁：同一线程可以多次加锁，但必须解锁相同次数。
• 性能开销：由于需要记录加锁次数，std::recursive_mutex 的性能略低于普通 std::mutex。
• 适用场景：适合需要递归加锁的场景，例如递归函数或嵌套调用。

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5. 与 std::mutex 的区别

特性	std::mutex	std::recursive_mutex
同一线程多次加锁	导致死锁	允许
性能	更高	略低
适用场景	简单加锁场景	递归或嵌套加锁场景

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6. 注意事项

• 解锁次数：必须确保加锁和解锁的次数匹配，否则可能导致死锁或未定义行为。
• 避免滥用：如果不是必须使用递归锁，优先使用 std::mutex，因为它的性能更好。

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总结

std::recursive_mutex path_mutex_; 是一个递归互斥锁，用于保护共享资源，确保线程安全。它允许同一线程多次加锁，适合递归或嵌套调用的场景。在设计多线程程序时，合理使用互斥锁可以有效避免数据竞争问题。