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c++并发编程入门 c++ mutex互斥锁使用【指南】

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间：2025-12-27 17:19:02

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来源于php中文网

原创

C++中mutex是保护共享数据免受数据竞争的基础同步机制，推荐用std::lock_guard或std::unique_lock实现RAII自动加解锁，多锁时须按固定顺序获取或用std::lock避免死锁，优先选用std::mutex配合RAII封装。

c++并发编程入门 c++ mutex互斥锁使用【指南】

在C++并发编程中，mutex（互斥锁）是最基础、最常用的同步机制，用来保护共享数据不被多个线程同时修改，避免数据竞争和未定义行为。正确使用mutex是写出安全多线程程序的第一步。

mutex的基本用法：加锁与解锁

std::mutex 是一个不可复制、不可移动的类，需配合 lock() 和 unlock() 手动控制临界区。但手动调用容易出错（比如忘记 unlock 或异常提前退出），所以更推荐使用 RAII 封装的 std::lock_guard 或 std::unique_lock。

示例：

std::mutex mtx;
int shared_value = 0;

void increment() {
    std::lock_guard lock(mtx); // 构造时自动加锁
    ++shared_value;                         // 访问共享资源
} // 析构时自动解锁，即使发生异常也安全

避免死锁：按固定顺序获取多个mutex

当一个线程需要同时持有多个 mutex 时，若不同线程以不同顺序加锁，就可能造成死锁。解决方法是始终按相同顺序（如地址大小、变量名顺序）申请锁。

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更稳妥的方式是使用 std::lock + std::adopt_lock：

  • std::lock 可一次性锁定多个 mutex，内部已做死锁规避
  • 之后用 std::unique_lock 并传入 std::adopt_lock 表示“已持有锁”，不再重复加锁
std::mutex mtx1, mtx2;
std::unique_lock lk1(mtx1, std::defer_lock);
std::unique_lock lk2(mtx2, std::defer_lock);
std::lock(lk1, lk2); // 安全地同时锁定两个
// ... 操作共享资源

mutex的类型选择：从简单到灵活

C++ 提供多种 mutex 类型，适用不同场景：

  • std::mutex：最轻量，仅支持 lock/unlock，不可递归
  • std::recursive_mutex：允许同一线程多次 lock，需同样次数 unlock（慎用，易掩盖设计问题）
  • std::timed_mutex 和 std::recursive_timed_mutex：支持带超时的 try_lock_for / try_lock_until，适合避免无限等待

多数情况下，优先选 std::mutex + std::lock_guard；只有明确需要递归或超时控制时，再考虑其他类型。

常见误区与注意事项

  • 不要把 mutex 成员变量设为 public，否则外部可随意 lock/unlock，破坏封装
  • 避免在持有 mutex 时调用可能阻塞或抛异常的函数（如 I/O、new、某些 STL 操作），否则延长临界区、增加死锁/异常风险
  • mutex 本身不保护数据，它只提供同步手段；你需要主动用它包裹所有访问共享变量的代码路径
  • std::mutex 不可拷贝也不可移动，声明后只能通过引用或指针共享，不能放进容器里直接存 std::mutex 对象

掌握 mutex 的核心在于理解“临界区”的边界，并用 RAII 自动管理生命周期。写多线程代码时，先想清楚哪些数据是共享的、哪些操作必须原子，再决定在哪里加锁——不复杂但容易忽略细节。

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