c++ 11中异步操作与锁的简单学习（lock_guard、unique_lock、condition_variable、recursive_mutex）

最新推荐文章于 2025-10-20 15:20:10 发布

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#C++ #多线程

本文详细讲解了多线程中锁的作用，重点介绍了lock_guard和unique_lock的使用，包括它们的创建方式、自动解锁特性以及在条件变量和复杂同步中的应用。通过实例展示了如何避免数据竞争和提升程序效率。

在多线程操作中，锁用来保证数据的一致性访问，即各个线程有条不紊的使用某些数据，避免同时操作或同时取值导致出现问题。
多线程本来就是为了提高效率和响应速度，但锁的使用又限制了多线程的并行执行，这会降低效率，因此设计合理的锁能保证程序效率。

lock_guard

lock_guard是一个互斥量包装程序，它提供了一种方便的RAII（Resource acquisition is
initialization ）风格的机制来在作用域块的持续时间内拥有一个互斥量。

创建lock_guard对象时，它将尝试获取提供给它的互斥锁的所有权。当控制流离开lock_guard对象的作用域时，lock_guard析构并释放互斥量。

它的特点如下：
1、创建即加锁，作用域结束自动析构并解锁，无需手工解锁
2、不能中途解锁，必须等作用域结束才解锁
3、不能复制

#include <thread>
#include <mutex>
#include <iostream>
 
int g_i = 0;
std::mutex g_i_mutex; 
 
void safe_increment()
{
   
   
    const std::lock_guard<std::mutex> lock(g_i_mutex);
    ++g_i;
    std::cout << std::this_thread::get_id() << ": " << g_i << '\n';
    // g_i_mutex is automatically released when lock
    // goes out of scope
}
 
int main()
{
   
   
    std::cout << "main: " << g_i << '\n';
    std::thread t1(safe_increment);
    std::thread t2(safe_increment);
    t1.join();
    t2.join();
 
    std::cout << "main: " << g_i << '\n';
}

unique_lock

unique_lock是一个通用的互斥量锁定包装器，它允许延迟锁定，限时深度锁定，递归锁定，锁定所有权的转移以及与条件变量一起使用。

简单地讲，unique_lock 是 lock_guard 的升级加强版，它具有 lock_guard 的所有功能，同时又具有其他很多方法，使用起来更强灵活方便，能够应对更复杂的锁定需要。unique_lock是个类模板，灵活很多，但效率上差一点，内存占用多一点。工作中一般推荐使用lock_guard；lock_guard取代了mutex的lock()和unlock();

unique_lock特点如下：

1、创建时可以不锁定（通过指定第二个参数为std::defer_lock），而在需要时再锁定
2、可以随时加锁解锁
3、作用域规则同 lock_grard，析构时自动释放锁
4、不可复制，可移动
5、条件变量需要该类型的锁作为参数（此时必须使用unique_lock）

第二个参数：

std::lock_guard<std::mutex> lk1(my_mutex1, std::adopt_lock);

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