1、std::lock_guard
概述:
std::lock_guard
是一种简单的锁管理工具,用于自动化地加锁和解锁互斥量。- 适用于需要简单、明确的锁定和解锁场景。
特点:
- 自动加锁:在构造时自动锁定互斥量。
- 自动解锁:在析构时自动释放锁。
- 不可手动解锁:不支持手动解锁或重新加锁。
- 性能开销小:由于功能简单,性能开销较小。
适用场景:
- 当锁定范围非常明确且简单,如在函数的起始和结束处保护一个共享资源。
- 当不需要在同一作用域内进行手动解锁或重新加锁操作时。
示例代码:
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
std::mutex mtx;
int counter = 0;
void increment() {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 自动加锁
++counter;
std::cout << "Counter: " << counter << std::endl;
// 自动解锁在 lock 离开作用域时
}
int main() {
std::thread t1(increment);
std::thread t2(increment);
t1.join();
t2.join();
return 0;
}
2、std::unique_lock
概述:
std::unique_lock
提供了比std::lock_guard
更多的功能和灵活性。- 适用于需要更复杂控制的锁定和解锁场景,如与条件变量配合使用。
特点:
- 手动解锁:支持手动调用
unlock()
方法释放锁。 - 重新加锁:支持在手动解锁后重新调用
lock()
方法加锁。 - 延迟锁定:可以在构造时选择不立即锁定(使用
std::defer_lock
参数)。 - 与条件变量配合使用:可以与
std::condition_variable
一起使用来实现等待和通知机制。 - 性能开销:由于提供了更多功能,相比
std::lock_guard
性能开销略大。
适用场景:
- 当需要在同一作用域内手动释放锁,或者需要在不同的作用域中重新加锁时。
- 当需要与
std::condition_variable
一起使用以实现线程的等待和通知机制时。 - 当锁定范围不够明确,需要更灵活的锁控制时。
示例代码:
手动解锁和重新加锁:
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
std::mutex mtx;
int counter = 0;
void increment() {
std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
++counter;
std::cout << "Counter: " << counter << std::endl;
lock.unlock(); // 手动解锁
// 在这里进行不需要锁的操作
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
lock.lock(); // 重新加锁
++counter;
std::cout << "Counter after re-lock: " << counter << std::endl;
}
int main() {
std::thread t1(increment);
std::thread t2(increment);
t1.join();
t2.join();
return 0;
}
与条件变量配合使用:
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;
void waiting_thread() {
std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
cv.wait(lock, [] { return ready; }); // 与条件变量配合使用
std::cout << "Condition met!" << std::endl;
}
void signaling_thread() {
{
std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
ready = true;
} // 手动解锁在这里完成
cv.notify_one(); // 通知等待的线程
}
int main() {
std::thread w_thread(waiting_thread);
std::thread s_thread(signaling_thread);
w_thread.join();
s_thread.join();
return 0;
}
3、总结
std::lock_guard
:适用于简单的自动化锁定和解锁场景,功能有限但性能开销小。std::unique_lock
:适用于需要更复杂控制的场景,例如手动解锁、重新加锁及与条件变量配合使用,提供了更多的灵活性,但性能开销较大。