C++11 std::mutex

枫2024-07-182024-07-20

C++11 std::mutex

多线程程序里最容易出问题的地方之一，就是多个线程同时读写共享数据。
std::mutex 就是 C++11 提供的最基础互斥锁，用来保护临界区。

1. 为什么需要互斥锁？

来看一个简单场景：两个线程同时给同一个计数器加一。
如果没有同步保护，结果就可能出现竞态条件，最终值未必正确。

2. 基本用法

#include <thread>
#include <mutex>
#include <iostream>
using namespace std;

std::mutex mtx;
int counter = 0;

void work()
{
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        mtx.lock();
        ++counter;
        mtx.unlock();
    }
}

int main()
{
    thread t1(work);
    thread t2(work);

    t1.join();
    t2.join();

    cout << counter << endl;
    return 0;
}

3. 更推荐的写法：lock_guard

手动 lock() / unlock() 虽然能用，但不够稳，尤其一旦中间出现异常或提前返回，就容易忘记解锁。

更推荐这样写：

void work()
{
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
        ++counter;
    }
}

这就是典型的 RAII 风格。

4. 一个更完整的示例

#include <thread>
#include <mutex>
#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;

mutex mtx;
int total = 0;

void addTask()
{
    for (int i = 0; i < 10000; ++i) {
        lock_guard<mutex> lock(mtx);
        ++total;
    }
}

int main()
{
    vector<thread> threads;
    for (int i = 0; i < 4; ++i) {
        threads.emplace_back(addTask);
    }

    for (auto& t : threads) {
        t.join();
    }

    cout << total << endl;
    return 0;
}