在多线程编程中，确保数据的一致性和线程安全是至关重要的。
C++ 标准库提供了一套丰富的同步原语，用于控制对共享资源的访问。
C++ 标准库中的 <mutex> 头文件提供了一组工具，用于在多线程程序中实现线程间的同步和互斥。
<mutex> 头文件是 C++11 引入的，它包含了用于互斥锁（mutex）的类和函数。互斥锁是一种同步机制，用于防止多个线程同时访问共享资源。
互斥锁（Mutex）是一个用于控制对共享资源访问的同步原语。当一个线程需要访问共享资源时，它会尝试锁定互斥锁。如果互斥锁已经被其他线程锁定，请求线程将被阻塞，直到互斥锁被释放。
基本语法
在 C++ 中，<mutex> 头文件提供了以下主要类：
std::mutex：基本的互斥锁。std::recursive_mutex：递归互斥锁，允许同一个线程多次锁定。std::timed_mutex：具有超时功能的互斥锁。std::recursive_timed_mutex：具有超时功能的递归互斥锁。
实例
1. 使用 std::mutex
下面是一个简单的示例，展示了如何在 C++ 中使用 std::mutex 来同步对共享资源的访问。
实例
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
std::mutex mtx; // 全局互斥锁
int shared_resource = 0;
void increment() {
for (int i = 0; i < 10000; ++i) {
mtx.lock(); // 锁定互斥锁
++shared_resource;
mtx.unlock(); // 解锁互斥锁
}
}
int main() {
std::thread t1(increment);
std::thread t2(increment);
t1.join();
t2.join();
std::cout << "Final value of shared_resource: " << shared_resource << std::endl;
return 0;
}
输出结果：
Final value of shared_resource: 200002. 使用 std::recursive_mutex
递归互斥锁允许同一个线程多次锁定同一个互斥锁。下面是一个使用 std::recursive_mutex 的示例。
实例
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
std::recursive_mutex rmtx; // 创建一个递归 mutex 对象
int shared_resource = 0; // 共享资源
// 递归函数
void recursive_increment(int count) {
if (count <= 0) return;
std::lock_guard<std::recursive_mutex> lock(rmtx);
++shared_resource;
std::cout << "Incremented shared_resource to " << shared_resource << " (count = " << count << ")" << std::endl;
// 递归调用
recursive_increment(count - 1);
}
int main() {
std::thread t1(recursive_increment, 3); // 线程 t1 执行 recursive_increment(3)
std::thread t2(recursive_increment, 3); // 线程 t2 执行 recursive_increment(3)
t1.join();
t2.join();
std::cout << "Final value of shared_resource: " << shared_resource << std::endl;
return 0;
}
输出结果：
Incremented shared_resource to 1 (count = 3)
Incremented shared_resource to 2 (count = 2)
Incremented shared_resource to 3 (count = 1)
Incremented shared_resource to 4 (count = 0)
Incremented shared_resource to 5 (count = 3)
Incremented shared_resource to 6 (count = 2)
Incremented shared_resource to 7 (count = 1)
Incremented shared_resource to 8 (count = 0)
Final value of shared_resource: 8代码解析：
-
创建
std::recursive_mutex对象 ：std::recursive_mutex rmtx;是一个递归互斥量，允许同一线程多次获得锁。 -
共享资源 ：
int shared_resource = 0;是多个线程共同访问的资源。 -
递归函数
recursive_increment：- 使用
std::lock_guard<std::recursive_mutex>对rmtx上锁。由于使用的是递归互斥量，同一个线程可以多次获得锁。 - 通过
++shared_resource增加共享资源的值。 - 函数自身递归调用，演示了递归函数在多次锁定的情况下如何安全地工作。
- 使用
-
创建和运行线程：
std::thread t1(recursive_increment, 3);和std::thread t2(recursive_increment, 3);分别创建两个线程，它们都会执行recursive_increment(3)。t1.join()和t2.join()等待两个线程执行完毕。