c++ 学习之 多线程（六）lock_guard 和 unique_lock

c++ 学习之 多线程（六）lock_guard 和 unique_lock

前言

在使用mutex互斥量时，总会出现lock后没有unlock的情况，尤其是在判断分支中，某些被不常进入的分支忘记unlock，我们可以用RAII机制的模板类来解决忘记unlock的问题。

正文

1.std::lock_guard

std::lock_gurad 是 C++11 中定义的模板类，定义如下：
template class lock_guard;

#include
#include
#include
using namespace std;
mutex m;
void fun(int& a)
{
	 for (int i = 0; i < 100000; i++)
	 {
	  lock_guard<mutex>m_guard(m);
	  a++;
	 }
}
int main()
{
         int a = 0;
	 thread t1(fun, ref(a));
	 thread t2(fun, ref(a));
	 t1.join();
	 t2.join();
	 printf("%d\n", a);
}

这种方法创建出来的lock_guard接管的mutex对象应该是未被加锁的，创建时调会在构造函数中对mutex对象加锁，生命周期结束调用析构函数时解锁。

for (int i = 0; i < 100000; i++)
  {
   m.lock();
   lock_guard<mutex>m_guard(m,adopt_lock);
   a++;
  }
}

也可以加adopt_lock参数，接管已被lock的mutex对象。注意，不管是哪种方式构造出的lock_guard，都不要再调用mutex对象的lock()，unlock()了（虽然只要保证lock和unlock的顺序和次数就不会出问题，但是没必要这样用）。

2.std::unique_lock

unique_lock也是 C++ 11 提供的模板了，完全代替lock_guard 的功能，并且更加灵活，功能更加丰富，但是相应的消耗比lock_guard大，效率低一些。定义如下：
templateclass unique_lock;
unique_lock 有下面几种构造方式：
（一）unique_lock() noexcept;
这种默认的构造函数，构造出来的对象不管理任何 mutex 对象。
（二) explicit unique_lock (mutex_type& m);
这种构造函数构造出来的unique_lock 对象接管一个没有lock的mutex对象，并且在构造函数中调用mutex对象的lock函数，失败会阻塞，直到lock成功。由于加了explicit ，这种构造方式只能显式的构造。

#include
#include
#include
using namespace std;
mutex m;
void fun(int &a)
{
for (int i = 0; i < 100000; i++)
 {
  unique_lock<mutex>unique_m(m);
  a++;
 }
 }
 int main()
 {
 int a = 0;
 thread t1(fun, ref(a));
 thread t2(fun, ref(a));
 t1.join();
 t2.join();
 printf("%d\n", a);
 }

（三）unique_lock (mutex_type& m, try_to_lock_t tag);
这样的构造函数，会在构造函数中调用mutex对象的try_lock函数，锁失败会立刻返回。
（四）unique_lock (mutex_type& m, defer_lock_t tag) noexcept;
这样构造出来的unique_lock 只是单纯的接管mutex对象，不会上锁。
（五）unique_lock (mutex_type& m, adopt_lock_t tag);
这种构造会接管一个已经lock的mutex对象，就是在构造函数中不再调用mutex的lock函数。
（六）
template
unique_lock (mutex_type& m, const chrono::duration& rel_time);
这种构造函数会调用try_lock_for,在rel_time这个时间段内尝试lock接管的mutex对象，超时会立即返回。
（七）
template
unique_lock (mutex_type& m, const chrono::time_point& abs_time);
这种构造函数会调用try_lock_until,在abs_time这个时间点之前尝试lock接管的mutex对象，超时立即返回。
（八）unique_lock (unique_lock&& x);
更换mutex所有权，新创建出来的unique_lock对象会接管参数中对象的mutex对象。

其中，（二）（五）两种在创建出对象后，mutex对象是lock状态的，（一）（四）是非lock状态的，其他的不定，不管任何mutex对象 ，一旦被 unique_lock对象接管后，不允许其他unique_lock对象接管了。

unique_lock 的其他成员函数
lock()
unlock()
try_lock()
try_lock_for()
try_lcok_until()
相较于lock_guard，unique_lock 可以随时的lock和unlock，更加灵活，try_lock_for()会在一段时间内尝试lock对象，超时立刻返回。
try_lcok_until()会在时间点之前尝试lcok对象，超时立刻返回。

unique_lock交换所有权
可以用std::move 或者临时对象来转换归属权

  unique_lock<mutex>unique_m(m);
  unique_lock<mutex>unique_n(n);
  unique_n = move(unique_m);

unique_lock<mutex>unique_m(m); 
unique_m = unique_lock<mutex>(n);

在交换所有权之前，左值会将自己所有的mutex对象unlock，然后接管右值的mutex对象，并且不会改变其状态。

unique_lock释放mutex对象
成员函数release可以释放所管理的mutex对象，调用之后，mutex对象不再归属当前unique_lock对象。但是并不改变mutex对象的状态，要区分release与unlock的区别。