C++11并发与多线程笔记（12） windows临界区、其他各种mutex互斥量

1、windows临界区

Windows临界区，同一个线程是可以重复进入的，但是进入的次数与离开的次数必须相等。
C++互斥量则不允许同一个线程重复加锁 (相同的mutex变量不容许连续调用）。

windows临界区是在windows编程中的内容，了解一下即可，效果几乎可以等同于c++11的mutex
包含**#include **
windows中的临界区同mutex一样，可以保护一个代码段。但windows的临界区可以进入多次，离开多次，但是进入的次数与离开的次数必须相等，不会引起程序报异常出错。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define __WINDOWSJQ_

using namespace std;

class A
{
public:
	// 把收到的消息传入队列
	void inMsgRecvQueue()
	{
		for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
		{
			cout << "收到消息，并放入队列 " << i << endl;
//windows开关
#ifdef  __WINDOWSJQ_ 
			EnterCriticalSection(&my_winsec);	//	进入临界区
			//EnterCriticalSection(&my_winsec);	//	可以再次进入临界区,程序不会出错
			msgRecvQueue.push_back(i);
			LeaveCriticalSection(&my_winsec);	//	离开临界区
			//LeaveCriticalSection(&my_winsec);	//	如果进入两次，必须离开两次不会报错
#else
			my_mutex.lock();
			msgRecvQueue.push_back(i);
			my_mutex.unlock();
#endif //  __WINDOWSJQ_
		}

		cout << "消息入队结束" << endl;
	}

	// 从队列中取出消息
	void outMsgRecvQueue()
	{
		for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
		{
#ifdef  __WINDOWSJQ_
			EnterCriticalSection(&my_winsec);	//	进入临界区
			if (!msgRecvQueue.empty())
			{
				// 队列不为空
				int num = msgRecvQueue.front();
				cout << "从消息队列中取出 " << num << endl;
				msgRecvQueue.pop_front();
			}
			else
			{
				// 消息队列为空
				cout << "消息队列为空 " << endl;
			}
			LeaveCriticalSection(&my_winsec);	//	离开临界区
#else
			my_mutex.lock();
			if (!msgRecvQueue.empty())
			{
				// 队列不为空
				int num = msgRecvQueue.front();
				cout << "从消息队列中取出 " << num << endl;
				msgRecvQueue.pop_front();
				my_mutex.unlock();
			}
			else
			{
				// 消息队列为空
				cout << "消息队列为空 " << endl;
				my_mutex.unlock();
			}
#endif //  __WINDOWSJQ_
		}

		cout << "消息出队结束" << endl;
	}

	A()
	{
#ifdef __WINDOWSJQ_
	InitializeCriticalSection(&my_winsec);	//	用临界区之前要初始化
#endif // __WINDOWSJQ_
	}

private:
	list<int> msgRecvQueue;
	mutex my_mutex;

#ifdef __WINDOWSJQ_
	CRITICAL_SECTION my_winsec;	//	windows中的临界区，非常类似C++11中的mutex,使用之前必须初始化
#endif // __WINDOWSJQ_

};

int main()
{
	A myobj;
	thread	myInMsgObj(&A::inMsgRecvQueue, &myobj);
	thread	myOutMsgObj(&A::outMsgRecvQueue, &myobj);
	myInMsgObj.join();
	myOutMsgObj.join();

	getchar();
	return 0;
}

2、自动析构技术

C++：lock_guard防止忘了释放信号量，自动释放
windows：可以写个类自动释放临界区

//本类用于自动释放windows下的临界区，防止忘记LeaveCriticalSection导致死锁情况的发生
class CWinLock {//RALL类
public:
    CWinLock(CRITICAL_SECTION *pCritmp)//构造函数
    {
        my_winsec =pCritmp;
        EnterCriticalSection(my_winsec);//进入
    }
    ~CWinLock()//析构函数
    {
        LeaveCriticalSection(my_winsec);//离开
    }
private:
    CRITICAL_SECTION *my_winsec;
};


class A
{
public:
	// 把收到的消息传入队列
	void inMsgRecvQueue()
	{
		for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
		{
			cout << "收到消息，并放入队列 " << i << endl;
//windows开关
#ifdef  __WINDOWSJQ_ 
			CWinLock wlock(&my_winsec);//调用
			msgRecvQueue.push_back(i);
#else
			my_mutex.lock();
			msgRecvQueue.push_back(i);
			my_mutex.unlock();
#endif //  __WINDOWSJQ_
		}

		cout << "消息入队结束" << endl;
	}
};

上述这种类RAII类（Resource Acquisition is initialization），即资源获取及初始化。容器，智能指针属于这种类。

3、递归独占互斥量 std::recursive_mutex

• std::mutex： 独占式互斥量，自己lock时别人lock不了
• std::recursive_mutex：允许在同一个线程中同一个互斥量多次被 lock()，（但是递归加锁的次数是有限制的，太多可能会报异常），效率要比mutex低。

void testfunc1(){
	std::lock_guard<std::mutex> sbguard(my_mutex);
	//...干各种事情
	testfunc2();//多次加锁，异常
}
void testfunc2(){
	std::lock_guard<std::mutex> sbguard(my_mutex);
	//...干各种另外一些事情
}

如果你真的用了 recursive_mutex 要考虑代码是否有优化空间，如果能调用一次 lock()就不要调用多次。

4、带超时的互斥量 std::timed_mutex 和 std::recursive_timed_mutex

4.1 std::timed_mutex：是带超时的独占互斥量

1. try_lock_for()：等待一段时间
如果拿到了锁，或者超时了未拿到锁，就继续执行（有选择执行）如下：

std::chrono::milliseconds timeout(100);
if (my_mymutex.try_lock_for(timeout)){
    //......拿到锁返回ture
    my_mymutex.unlock();//用完了要解锁
}else{
	//没拿到锁，不会卡着，流程继续往下走
}

2. try_lock_until()：参数是一个未来的时间点
在这个未来的时间没到的时间内，如果拿到了锁头，流程就走下来，如果时间到了没拿到锁，流程也可以走下来。

std::chrono::milliseconds timeout(100);
if (my_mymutex.try_lock_until(chrono::steady_clock::now() + timeout)){
    //......拿到锁返回ture
    my_mymutex.unlock();//用完了要解锁
}
else{
    //没拿到锁，不会卡着，流程继续往下走
}

两者的区别就是一个参数是时间段，一个参数是时间点

4.2 std::recursive_timed_mutex：是带超时的递归独占互斥量

允许同一个线程多次获取这个互斥量