• c++ std::mutex 多个线程同时访问的同步原语


    定义于头文件 
    class mutex;            (C++11 起) 

    mutex 类是能用于保护共享数据免受从多个线程同时访问的同步原语。

    mutex 提供排他性非递归所有权语义:

    • 调用方线程从它成功调用 locktry_lock 开始,到它调用 unlock 为止占有 mutex
    • 线程占有 mutex 时,所有其他线程若试图要求 mutex 的所有权,则将阻塞(对于 lock 的调用)或收到 false 返回值(对于 try_lock ).
    • 调用方线程在调用 locktry_lock 前必须不占有 mutex

    mutex 在仍为任何线程所占有时即被销毁,或在占有 mutex 时线程终止,则行为未定义。 mutex 类满足互斥体 (Mutex) 和标准布局类型 (StandardLayoutType) 的全部要求。

    std::mutex 既不可复制亦不可移动。

    构造互斥

    1. mutex(); (1) (C++11 起)
    2. mutex( const mutex& ) = delete; (2) (C++11 起)

    1) 构造互斥。调用后互斥在未锁定状态。

    2) 复制构造函数被删除。

    参数

    (无)

    异常

    若构造不成功则抛出 std::system_error 。

    解锁互斥

    void unlock();        (C++11 起) 

    解锁互斥。

    互斥必须为当前执行线程所锁定,否则行为未定义。

    此操作同步于(定义于 std::memory_order )任何后继的取得同一互斥所有权的锁操作。

    参数

    (无)

    返回值

    (无)

    异常

    (无)

    注意

    通常不直接调用 unlock() :用 std::unique_lock 与 std::lock_guard 管理排他性锁定。

    锁定互斥,若互斥不可用则阻塞

    void lock();            (C++11 起) 

    锁定互斥。若另一线程已锁定互斥,则到 lock 的调用将阻塞执行,直至获得锁。

    lock 为已占有 mutex 的线程调用,则行为未定义:例如,程序可能死锁。鼓励能检测非法使用的实现抛出以 resource_deadlock_would_occur 为错误条件的 std::system_error ,而不是死锁。

    同一互斥上先前的 unlock() 操作同步于(定义于 std::memory_order )此操作。

    参数

    (无)

    返回值

    (无)

    异常

    错误发生时抛出 std::system_error ,包括底层操作系统阻止 lock 满足其规定的错误。在抛出任何异常的情况下,不锁定互斥。

    注意

    通常不直接调用 lock() :用 std::unique_lock 与 std::lock_guard 管理排他性锁定。

    调用示例

    1. #include
    2. #include
    3. #include
    4. #include
    5. int g_num = 0; // 为 g_num_mutex 所保护
    6. std::mutex g_num_mutex;
    7. void slow_increment(int id)
    8. {
    9. for (int i = 0; i < 3; ++i) {
    10. g_num_mutex.lock();
    11. ++g_num;
    12. std::cout << id << " => " << g_num << '\n';
    13. g_num_mutex.unlock();
    14. std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    15. }
    16. }
    17. int main()
    18. {
    19. std::thread t1(slow_increment, 0);
    20. std::thread t2(slow_increment, 1);
    21. t1.join();
    22. t2.join();
    23. }

    可能的输出

    尝试锁定互斥,若互斥不可用则返回

    bool try_lock();            (C++11 起) 

    尝试锁定互斥。立即返回。成功获得锁时返回 true ,否则返回 false 。

    允许此函数虚假地失败而返回 false ,即使互斥当前未为任何其他线程所锁定。

    若已占有 mutex 的线程调用 try_lock ,则行为未定义。

    若此操作返回 true ,则同一互斥上的先前 unlock() 操作同步于(定义于 std::memory_order )它。注意若此操作返回 false ,则先前的 lock() 不与之同步。

    参数

    (无)

    返回值

    若成功取得锁则为 true ,否则为 false 。

    异常

    (无)

    调用示例

    1. #include
    2. #include
    3. #include
    4. #include // std::cout
    5. std::chrono::milliseconds interval(100);
    6. std::mutex smutex;
    7. int job_shared = 0; // 两个线程都能修改 'job_shared',
    8. // mutex 将保护此变量
    9. int job_exclusive = 0; // 只有一个线程能修改 'job_exclusive'
    10. // 不需要保护
    11. // 此线程能修改 'job_shared' 和 'job_exclusive'
    12. void job_1()
    13. {
    14. std::this_thread::sleep_for(interval); // 令 'job_2' 持锁
    15. while (true)
    16. {
    17. // 尝试锁定 mutex 以修改 'job_shared'
    18. if (smutex.try_lock())
    19. {
    20. std::cout << "job shared (" << job_shared << ")\n";
    21. smutex.unlock();
    22. return;
    23. }
    24. else
    25. {
    26. // 不能获取锁以修改 'job_shared'
    27. // 但有其他工作可做
    28. ++job_exclusive;
    29. std::cout << "job exclusive (" << job_exclusive << ")\n";
    30. std::this_thread::sleep_for(interval);
    31. }
    32. }
    33. }
    34. // 此线程只能修改 'job_shared'
    35. void job_2()
    36. {
    37. smutex.lock();
    38. std::this_thread::sleep_for(5 * interval);
    39. ++job_shared;
    40. smutex.unlock();
    41. }
    42. int main()
    43. {
    44. std::thread thread_1(job_1);
    45. std::thread thread_2(job_2);
    46. thread_1.join();
    47. thread_2.join();
    48. }

    可能的输出

     

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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/qq_40788199/article/details/126206386