std::lock_guard 详解

std::lock_guard 是 C++ 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。它的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。

主要特性

1. 自动锁定和解锁：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。

2. 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。

3. 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。

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

在这个例子中，当 std::lock_guard<std::mutex> guard(mtx); 被执行时，mtx 会被锁定。然后，在 guard 对象的作用域内，任何尝试锁定 mtx 的其他线程都会被阻塞，直到 guard 对象被销毁（即离开其作用域），此时 mtx 会自动解锁。

注意事项

• 不要手动解锁：使用 std::lock_guard 时，不需要（也不应该）手动调用解锁函数。std::lock_guard 会在其析构函数中自动解锁互斥锁。
• 避免递归锁定：如前所述，std::lock_guard 不支持递归锁定。如果尝试多次锁定同一个互斥锁，会导致未定义的行为。
• 避免在循环中使用：由于 std::lock_guard 在其析构函数中解锁互斥锁，因此如果在循环中创建和销毁它，可能会导致性能下降。在这种情况下，考虑使用 std::unique_lock，它允许在循环中保持锁定状态。
• 异常安全性：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。