std::mutex用于保护共享数据,防止多线程访问导致竞态条件,通过lock()/unlock()或RAII风格的std::lock_guard实现互斥,确保同一时间仅一个线程执行临界区代码,避免数据竞争。

在C++多线程编程中,std::mutex 是用于保护共享数据、防止多个线程同时访问造成数据竞争的核心工具。它的主要作用是实现线程间的互斥访问,确保同一时间只有一个线程可以进入临界区(即操作共享资源的代码段)。
线程互斥锁的作用
当多个线程同时读写同一个变量或资源时,可能会出现不可预知的行为,比如数据不一致、程序崩溃等。这种问题称为“竞态条件”(race condition)。std::mutex 通过加锁机制来避免这种情况:
一个线程在访问共享资源前必须先获取 mutex 锁 如果另一个线程已经持有该锁,当前线程会被阻塞,直到锁被释放 保证同一时刻最多只有一个线程能执行被保护的代码段
基本使用方法
要使用 std::mutex,需要包含头文件 mutex,并配合成员函数 lock() 和 unlock() 使用。但更推荐使用 RAII 风格的管理方式,如 std::lock_guard 或 std::unique_lock,它们可以在作用域结束时自动释放锁,避免忘记解锁导致死锁。
示例:使用 std::lock_guard 管理锁
#include #include #include #include std::mutex mtx;int shared_counter = 0;void increment() { for (int i = 0; i < 100000; ++i) { std::lock_guard lock(mtx); // 自动加锁 ++shared_counter; // 操作共享变量 // 超出作用域时自动解锁 }}int main() { std::vector threads; for (int i = 0; i < 5; ++i) { threads.emplace_back(increment); } for (auto& t : threads) { t.join(); } std::cout << "Final counter value: " << shared_counter << std::endl; return 0;}
在这个例子中,多个线程尝试增加同一个全局变量 shared_counter。通过 std::lock_guard 配合 mtx,确保每次只有一个线程能修改这个变量,最终结果是预期的 500000。
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常见类型与选择建议
std::lock_guard:最简单的 RAII 封装,构造时加锁,析构时解锁,不能手动控制解锁时机 std::unique_lock:更灵活,支持延迟加锁、手动 unlock、条件变量配合等高级功能 直接调用 lock()/unlock():容易出错,仅在特殊场景下使用
一般情况下优先使用 std::lock_guard,若需更复杂的锁控制(如尝试加锁、超时、与条件变量配合),再考虑 std::unique_lock。
基本上就这些。正确使用 std::mutex 可以有效避免多线程程序中的数据竞争问题,提升程序稳定性。
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