文章目錄

• • • 描述
    • 成員函數
    • 總結

描述

• 頭文件 <mutex>
• 使用 std::mutex <variable>
• 簡介
  mutex是一種多線程變成中的同步原語，它能夠讓共享數據不被多個線程同時訪問，它不支持遞歸得對互斥對象上鎖
• 特點
  • 用方線程從它成功調用 lock 或 try_lock 開始，到它調用 unlock 為止占有 mutex
  • 線程占有 mutex 時，所有其他線程若試圖要求 mutex 的所有權，則將阻塞（對于 lock 的調用）或收到 false 返回值（對于 try_lock ）
  • 調用方線程在調用 lock 或 try_lock 前必須不占有 mutex ，否則無法獲取<mutex>變量

成員函數

• 構造函數
  std::mutex::mutex

  constexpr mutex() noexcept;(1)
  mutex( const mutex& ) = delete;(2)
  

  (1)構造mutex實例，mutex實例構造完成之后是處于unlocked狀態
  (2)mutex的拷貝構造函數是不存在的

• std::mutex::~mutex析構函數
  銷毀互斥變量
  若互斥為任何線程占有，或若任何線程在保有任何互斥的所有權時終止，則行為未定義

• 賦值運算符，不存在

• std::mutex::lock
  鎖定互斥。若另一線程已鎖定互斥，則到 lock 的調用將阻塞執行，直至獲得鎖
  錯誤發生時拋出 std::system_error ，包括底層操作系統阻止 lock 滿足其規定的錯誤。在拋出任何異常的情況下，不鎖定互斥。所以，直接使用mutex的lock成員是無處法處理異常的情況。

  #include <iostream>
  #include <chrono>
  #include <thread>
  #include <mutex>int g_num = 0;  // protected by g_num_mutex 共享數據
  std::mutex g_num_mutex;void slow_increment(int id) 
  {for (int i = 0; i < 3; ++i) {g_num_mutex.lock();++g_num;std::cout << id << " => " << g_num << '\n';g_num_mutex.unlock();//chrono是C++的時間庫，提供1s線程的休眠std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));}
  }int main()
  {//0號線程和1號線程交叉執行對全局變量g_num對累加操作，執行完成之后sleep 1秒std::thread t1(slow_increment, 0);std::thread t2(slow_increment, 1);t1.join();t2.join();
  }
  

  輸出如下

  0 => 1
  1 => 2
  0 => 3
  1 => 4
  0 => 5
  1 => 6
  

• std::mutex::try_lock
  嘗試鎖定互斥。立即返回。成功獲得鎖時返回 true ，否則返回 false。
  若此操作返回 true ，則同一互斥上的先前 unlock() 操作同步于（定義于 std::memory_order ）它。注意若此操作返回 false ，則先前的 lock() 不與之同步

  #include <chrono>
  #include <mutex>
  #include <thread>
  #include <iostream> // std::coutstd::chrono::milliseconds interval(100);std::mutex mutex;
  int job_shared = 0; // 兩個線程都能修改 'job_shared',// mutex 將保護此變量int job_exclusive = 0; // 只有一個線程能修改 'job_exclusive'// 不需要保護// 此線程能修改 'job_shared' 和 'job_exclusive'
  void job_1() 
  {std::this_thread::sleep_for(interval); // 令 'job_2' 持鎖while (true) {// 嘗試鎖定 mutex 以修改 'job_shared'if (mutex.try_lock()) {std::cout << "job shared (" << job_shared << ")\n";mutex.unlock();return;} else {// 不能獲取鎖以修改 'job_shared'// 但有其他工作可做++job_exclusive;std::cout << "job exclusive (" << job_exclusive << ")\n";std::this_thread::sleep_for(interval);}}
  }// 此線程只能修改 'job_shared'
  void job_2() 
  {mutex.lock();std::this_thread::sleep_for(5 * interval);++job_shared;mutex.unlock();
  }int main() 
  {/*可以看到job1中的實現，使用的是try_lock獲取鎖，因為剛開始job1線程會進行100毫秒的休眠，所以cpu會先去執行job2，但是job2使用的是lock成員所以在job2中sleep 500毫秒的過程中執行job1時try_lock返回false,則執行exclusive輸出.當job2獲取不到鎖，job1休眠結束之后釋放鎖，則job1重新獲取鎖成功*/std::thread thread_1(job_1);std::thread thread_2(job_2);thread_1.join();thread_2.join();
  }
  

  輸出如下

  job exclusive (1)
  job exclusive (2)
  job exclusive (3)
  job exclusive (4)
  job shared (1)
  

• std::mutex::unlock解鎖mutex實例
  使用前提是當前線程必須被mutex的實例鎖定，否則改函數的調用是未定義的
  注意，當前成員與lock()成員，一般不直接調用，因為對異常情況的處理并不友好（程序鎖定期間發生異常，進程就直接退出），所以一般與std::unique_lock 與 std::lock_guard 管理排他性鎖 一起使用
  具體使用實例可以參考如上兩個代碼。

總結

mutex互斥變量，并提供來了獨占鎖特性。為C++提供了多線程訪問共享數據的保護措施，同時引入了像unique_lock和lock_gurad異常處理鎖機制來規避mutex的成員處理異常情況的不足。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C++多线程：互斥变量 std::mutex的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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