std::mutex详解
Mutex 又稱互斥量，C++ 11中與 Mutex 相關的類（包括鎖類型）和函數都聲明在 <mutex> 頭文件中，所以如果你需要使用 std::mutex，就必須包含 <mutex> 頭文件。
<mutex> 頭文件介紹
Mutex 系列類(四種)
- std::mutex，最基本的 Mutex 類。
- std::recursive_mutex，遞歸 Mutex 類。
- std::time_mutex，定時 Mutex 類。
- std::recursive_timed_mutex，定時遞歸 Mutex 類。
Lock 類（兩種）
- std::lock_guard，與 Mutex RAII 相關，方便線程對互斥量上鎖。
- std::unique_lock，與 Mutex RAII 相關，方便線程對互斥量上鎖，但提供了更好的上鎖和解鎖控制。
其他類型
- std::once_flag
- std::adopt_lock_t
- std::defer_lock_t
- std::try_to_lock_t
函數
- std::try_lock，嘗試同時對多個互斥量上鎖。
- std::lock，可以同時對多個互斥量上鎖。
- std::call_once，如果多個線程需要同時調用某個函數，call_once 可以保證多個線程對該函數只調用一次。
std::mutex 介紹
下面以 std::mutex 為例介紹 C++11 中的互斥量用法。
std::mutex 是C++11 中最基本的互斥量，std::mutex 對象提供了獨占所有權的特性——即不支持遞歸地對 std::mutex 對象上鎖，而 std::recursive_lock 則可以遞歸地對互斥量對象上鎖。
std::mutex 的成員函數
- 構造函數，std::mutex不允許拷貝構造，也不允許 move 拷貝，最初產生的 mutex 對象是處于 unlocked 狀態的。
- lock()，調用線程將鎖住該互斥量。線程調用該函數會發生下面 3 種情況：(1). 如果該互斥量當前沒有被鎖住，則調用線程將該互斥量鎖住，直到調用 unlock之前，該線程一直擁有該鎖。(2). 如果當前互斥量被其他線程鎖住，則當前的調用線程被阻塞住。(3). 如果當前互斥量被當前調用線程鎖住，則會產生死鎖(deadlock)。
- unlock()， 解鎖，釋放對互斥量的所有權。
- try_lock()，嘗試鎖住互斥量，如果互斥量被其他線程占有，則當前線程也不會被阻塞。線程調用該函數也會出現下面 3 種情況，(1). 如果當前互斥量沒有被其他線程占有，則該線程鎖住互斥量，直到該線程調用 unlock 釋放互斥量。(2). 如果當前互斥量被其他線程鎖住，則當前調用線程返回 false，而并不會被阻塞掉。(3). 如果當前互斥量被當前調用線程鎖住，則會產生死鎖(deadlock)。
下面給出一個與 std::mutex 的小例子（參考）
#include <iostream> // std::cout #include <thread> // std::thread #include <mutex> // std::mutexvolatile int counter(0); // non-atomic counter std::mutex mtx; // locks access to countervoid attempt_10k_increases() {for (int i=0; i<10000; ++i) {if (mtx.try_lock()) { // only increase if currently not locked:++counter;mtx.unlock();}} }int main (int argc, const char* argv[]) {std::thread threads[10];for (int i=0; i<10; ++i)threads[i] = std::thread(attempt_10k_increases);for (auto& th : threads) th.join();std::cout << counter << " successful increases of the counter.\n";return 0; }std::recursive_mutex 介紹
std::recursive_mutex 與 std::mutex 一樣，也是一種可以被上鎖的對象，但是和 std::mutex 不同的是，std::recursive_mutex 允許同一個線程對互斥量多次上鎖（即遞歸上鎖），來獲得對互斥量對象的多層所有權，std::recursive_mutex 釋放互斥量時需要調用與該鎖層次深度相同次數的 unlock()，可理解為 lock() 次數和 unlock() 次數相同，除此之外，std::recursive_mutex 的特性和 std::mutex 大致相同。
std::time_mutex 介紹
std::time_mutex 比 std::mutex 多了兩個成員函數，try_lock_for()，try_lock_until()。
try_lock_for 函數接受一個時間范圍，表示在這一段時間范圍之內線程如果沒有獲得鎖則被阻塞住（與 std::mutex 的 try_lock() 不同，try_lock 如果被調用時沒有獲得鎖則直接返回 false），如果在此期間其他線程釋放了鎖，則該線程可以獲得對互斥量的鎖，如果超時（即在指定時間內還是沒有獲得鎖），則返回 false。
try_lock_until 函數則接受一個時間點作為參數，在指定時間點未到來之前線程如果沒有獲得鎖則被阻塞住，如果在此期間其他線程釋放了鎖，則該線程可以獲得對互斥量的鎖，如果超時（即在指定時間內還是沒有獲得鎖），則返回 false。
下面的小例子說明了 std::time_mutex 的用法（參考）。
#include <iostream> // std::cout #include <chrono> // std::chrono::milliseconds #include <thread> // std::thread #include <mutex> // std::timed_mutex std::timed_mutex mtx;void fireworks() {// waiting to get a lock: each thread prints "-" every 200ms:while (!mtx.try_lock_for(std::chrono::milliseconds(200))) {std::cout << "-";}// got a lock! - wait for 1s, then this thread prints "*"std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000));std::cout << "*\n";mtx.unlock(); }int main () {std::thread threads[10];// spawn 10 threads:for (int i=0; i<10; ++i)threads[i] = std::thread(fireworks);for (auto& th : threads) th.join();return 0; }std::recursive_timed_mutex 介紹
和 std:recursive_mutex 與 std::mutex 的關系一樣，std::recursive_timed_mutex 的特性也可以從 std::timed_mutex 推導出來，感興趣的同鞋可以自行查閱。 ;-)
std::lock_guard 介紹
與 Mutex RAII 相關，方便線程對互斥量上鎖。例子（參考）:
#include <iostream> // std::cout #include <thread> // std::thread #include <mutex> // std::mutex, std::lock_guard #include <stdexcept> // std::logic_error std::mutex mtx;void print_even (int x) {if (x%2==0) std::cout << x << " is even\n";else throw (std::logic_error("not even")); }void print_thread_id (int id) {try {// using a local lock_guard to lock mtx guarantees unlocking on destruction / exception:std::lock_guard<std::mutex> lck (mtx);print_even(id);}catch (std::logic_error&) {std::cout << "[exception caught]\n";} }int main () {std::thread threads[10];// spawn 10 threads:for (int i=0; i<10; ++i)threads[i] = std::thread(print_thread_id,i+1);for (auto& th : threads) th.join();return 0; }std::unique_lock 介紹
與 Mutex RAII 相關，方便線程對互斥量上鎖，但提供了更好的上鎖和解鎖控制。例子（參考）：
#include <iostream> // std::cout #include <thread> // std::thread #include <mutex> // std::mutex, std::unique_lock std::mutex mtx; // mutex for critical sectionvoid print_block (int n, char c) {// critical section (exclusive access to std::cout signaled by lifetime of lck):std::unique_lock<std::mutex> lck (mtx);for (int i=0; i<n; ++i) {std::cout << c;}std::cout << '\n'; }int main () {std::thread th1 (print_block,50,'*');std::thread th2 (print_block,50,'$');th1.join();th2.join();return 0; }總結
以上是生活随笔為你收集整理的std::mutex详解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
