c++: unique_lock总结

本文详细介绍了C++中unique_lock的用法,包括其灵活性、构造参数、选项类型(adopt_lock、try_to_lock、defer_lock)以及成员函数如lock()、unlock()、try_lock()和release()。unique_lock相比lock_guard提供了更多控制,如在需要时手动加锁和解锁,以及通过release()转移所有权。

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以下为网上搜罗的有关unique_lock的总结,如有读者看到有任何问题和补充,欢迎留言~

1. unique_lock比lock_guard更灵活

unique_lock是个类模板,
lock_guard替代了mutex的lock()和unlock()的功能,
unique_lock扩展了lock_guard。

2. unique_lock的参数

unique_lock的参数,第一个为绑定的mutex,第二个为选项类型。

std::unique_lock<std::mutex> uni_lock(my_mutex, 参数)

选项类型包括:
std::adopt_lock
std::try_to_lock
std::defer_lock

2.1 std::adopt_lock

表示参数一中的mutex已经被lock了,创建unique_lock时不再自动上锁。

2.2 std::try_to_lock

创建unique_lock时尝试取lock这个mutex,之后使用owns_lock()来查看是否上锁成功。

std::unique_lock(std::mutex) uni_lock(my_mutex,std::try_to_lock);
if(uni_lock.owns_lock()){
	std::cout<<"we lock this mutex"<<std::endl;
}else{
	std::cout<<"it is already locked by others, we fail to lock this mutex"<<std::endl;
}

2.3 std::defer_lock

生成一个不加锁的uniqe_lock,我们自己来手动加锁和解锁。前提是参数一的mutex尚未加锁。

3. unique_lock的成员

3.1 lock(), unlock()

std::unique_lock(std::mutex) uni_lock(my_mutex,std::defer_lock);

//先不加锁,干别的事情

uni_lock.lock();
//处理需要加锁的区域
uni_lock.unlock();//也可以让unique_lock自动解锁

3.2 try_lock()

尝试加锁,try_to_lock是在创建unique_lock时尝试加锁,try_lock是unique_lock的成员,是在调用的时候加锁。

std::unique_lock<std::mutex> uni_lock(my_mutex, std::defer_lock);
if(uni_lock.try_lock()){
	std::cout<<"we lock this mutex"<<std::endl;
}else{
	std::cout<<"it is already locked by others, we fail to lock this mutex"<<std::endl;
}

3.3 release()

return 创建时绑定的mutex的指针,并解除绑定。

std::unique_lock<std::mutex> uni_lock(my_mutex);
std::mutex *p = uni_lock.release();
p->unlock();//此时mutex已经不能自己动解锁了,需要手动解锁

4. unique_lock的所有权传递

错误例子,unique_lock不能拷贝

std::unique_lock<std::mutex> uni_lock_1(my_mutex);
std::unique_lock<std::mutex> uni_lock_2(uni_lock_1);

使用std::move()

std::unique_lock<std::mutex> uni_lock_2(std::move(uni_lock_1));

uni_lock_2获得了原来uni_lock_1绑定的mutex所有权,uni_lock_1不再拥有mutex的所有权。

### C++ 中 `std::unique_lock` 的用法 #### 定义与基本功能 `std::unique_lock` 是一种可选锁定的互斥锁类模板,允许延迟加锁和解锁操作。这使得它比 `std::lock_guard` 更灵活,在某些情况下也更复杂[^1]。 ```cpp #include <mutex> std::mutex mtx; std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx); ``` 上述代码展示了如何创建一个基于标准互斥量 (`std::mutex`) 的 `std::unique_lock` 实例,并立即对其进行锁定。当作用域结束时,该锁会自动释放。 #### 延迟锁定 除了构造函数中的即时锁定外,还可以通过调用成员方法来进行手动控制: - 使用 `try_lock()` 尝试获取锁而不阻塞; - 调用 `lock()` 显式请求独占访问权限; - 执行 `unlock()` 提前解除当前持有的锁。 这些特性赋予了开发者更大的灵活性去设计复杂的同步逻辑[^3]。 #### 条件变量配合使用 另一个重要应用场景是在条件等待模式下作为参数传递给 `std::condition_variable` 或者其他类似的设施: ```cpp void wait_for_data(std::condition_variable& cv, std::mutex& m, bool& ready){ std::unique_lock<std::mutex> lk(m); // 构造并持有锁 while (!ready){ // 循环检查状态 cv.wait(lk); // 等待通知的同时保持锁定 } } ``` 此片段说明了如何利用 `std::unique_lock` 结合条件变量实现高效的生产者消费者模型。 #### 错误处理与异常安全性 值得注意的是,如果在拥有 `std::unique_lock` 对象期间抛出了未捕获的异常,则析构函数仍然会被正常调用来确保资源被正确清理——即使程序流因错误而中断[^2]。 #### 性能考量 尽管提供了额外的功能选项,但在仅需简单保护临界区的情况下,应优先考虑性能更高的替代方案如 `std::lock_guard`;因为后者实现了所谓的“零开销抽象”,即编译器可以在优化阶段完全消除其运行时期成本。
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