C++中的mutex、condition_val

在 C++ 中，锁分为两类：互斥量（Mutex，即锁本身） 和 锁管理类（Lock Managers，即 RAII 包装器）。

A. 锁本身 (std::mutex 家族)

这些是真正的锁对象，位于 <mutex> 头文件。

1. std::mutex**(最常用)**

• • 特点：独占互斥锁。一个线程拿到了，其他线程就得等。
  • 方法 ：lock()（上锁，失败则阻塞）、unlock()（解锁）、try_lock()（尝试上锁，失败返回 false，不阻塞）。
  • 注意：不可递归上锁（同一个线程不能连续 lock 两次，否则死锁）。

1. std::recursive_mutex**(递归锁)**

• • 特点 ：允许同一个线程多次上锁。
  • 场景：比如一个递归函数，每一层都需要加锁；或者函数 A 调函数 B，A 和 B 都要加同一把锁。
  • 代价：比普通 mutex 慢，尽量少用。

1. std::timed_mutex**(超时锁)**

• • 特点：在拿不到锁时，可以设置等待时间，而不是无限死等。
  • 方法 ：try_lock_for(std::chrono::milliseconds(100))。

1. std::shared_mutex**(读写锁，C++17 引入)**

• • 特点：解决"读多写少"的性能问题。
  • 机制：

• • • 共享锁 (Shared Lock)：多个线程可以同时加这个锁（只读操作）。
    • 独占锁 (Exclusive Lock)：只有一个线程能加这个锁（写操作），且此时不能有其他人读。

B. 锁管理类 (RAII Wrappers) ------ 这才是你该用的东西

切记： 尽量不要手动调用 mutex.lock() 和 unlock()。一旦中间抛出异常，或者你忘记 unlock，程序就死锁了。

使用以下类来自动管理锁的生命周期：

1. std::lock_guardstd::mutex****(轻量级，简单粗暴)

• • 机制 ：构造时立马 lock，析构时立马 unlock。
  • 缺点：中途不能手动解锁，必须等到作用域结束。
  • 场景：简单的临界区保护。

1. std::unique_lockstd::mutex****(灵活，功能全)

• • 机制 ：构造时 lock（也可以选择不立马 lock），析构时 unlock。
  • 优点：

• • • 可以中途手动 unlock()（比如为了让出 CPU 一会儿）。
    • 配合条件变量 ( std::condition_variable**) 必须用它**。
    • 支持"延迟锁定"（defer_lock）。

• • 代价：比 lock_guard 稍微重一点点。

代码示例：unique_lock 的灵活性

std::mutex mtx;

void complex_task() {
    // 1. 构造时加锁
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
    
    // 操作共享数据...
    
    // 2. 中途临时解锁（比如要做一些耗时的、不涉及共享数据的操作）
    lock.unlock(); 
    // ... 做耗时操作 ...
    
    // 3. 重新加锁
    lock.lock();
    
    // 4. 函数结束，自动解锁
}

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