0

0

c++中如何实现简单的互斥锁封装_c++ lock_guard与unique_lock【详解】

尼克

尼克

发布时间:2026-01-27 14:01:31

|

930人浏览过

|

来源于php中文网

原创

应使用 RAII 封装(如 std::lock_guard 或 std::unique_lock)而非手动调用 std::mutex 的 lock()/unlock(),以防异常、提前返回等导致未解锁而引发死锁或数据竞争;std::lock_guard 适用于简单临界区,构造即加锁、析构自动解锁;std::unique_lock 更灵活但开销略大,支持延迟加锁、尝试加锁、条件变量等待和所有权转移。

c++中如何实现简单的互斥锁封装_c++ lock_guard与unique_lock【详解】

为什么不能直接用 std::mutex 做手动加锁/解锁

手动调用 lock()unlock() 极易出错:异常抛出、提前 return、逻辑分支遗漏都会导致锁未释放,引发死锁或数据竞争。C++ 标准库不鼓励这种写法,连 std::mutexunlock() 都要求必须由同一线程调用,且仅在已加锁状态下才合法——一旦违反,行为未定义。

正确做法是依赖 RAII:对象构造时加锁,析构时自动解锁。这就是 std::lock_guardstd::unique_lock 存在的根本原因。

std::lock_guard 适合什么场景

它是最轻量、最安全的互斥锁封装,只支持构造时加锁、析构时解锁,不支持延迟加锁、转移所有权或条件等待。

  • 适用于「进入作用域即需锁定,离开即释放」的简单临界区
  • 构造函数必须传入一个可加锁的 std::mutex(或兼容类型,如 std::recursive_mutex
  • 没有默认构造函数,不可复制,但可移动(不过移动后原对象不再持有锁
  • 性能开销最小,编译器容易优化
std::mutex mtx;
int counter = 0;

void increment() {
    std::lock_guard lock(mtx); // 构造即 lock()
    ++counter; // 临界区
} // 离开作用域,lock 析构,自动 unlock()

std::unique_lock 多出来的能力和代价

它比 lock_guard 更灵活,但也更重。核心区别在于:它管理的是「锁的状态」,而不仅是「加锁动作」。

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

MOKI
MOKI

MOKI是美图推出的一款AI短片创作工具,旨在通过AI技术自动生成分镜图并转为视频素材。

下载
  • 支持延迟加锁:std::unique_lock<:mutex> lock(mtx, std::defer_lock);,之后再调用 lock.lock()
  • 支持尝试加锁:if (lock.try_lock()) { ... }
  • 支持条件变量:std::condition_variable::wait(lock, pred) 要求传入 unique_lock
  • 支持转移所有权:std::move(lock1)lock2,原 lock1 变为空状态
  • 析构时若仍持有锁,会自动释放;若为空(如被 move 走或从未 lock 过),则无操作

注意:灵活性带来额外成员变量(如是否拥有锁、指向 mutex 的指针等),内存占用略大,且部分操作(如 try_lock)可能有轻微性能成本。

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;

void waiter() {
    std::unique_lock lock(mtx);
    cv.wait(lock, []{ return ready; }); // wait 内部会临时 unlock,唤醒后重新 lock
    // 此处 lock 已重新持有
}

常见误用与陷阱

很多问题不是语法错误,而是语义误解:

  • std::lock_guardstd::unique_lock 都只是 RAII 封装,它们本身不拥有 std::mutex;多个 guard 持有同一 mutex 是允许的,但必须确保不发生嵌套加锁(除非是 std::recursive_mutex
  • std::unique_lock 当作「可复制的锁」用:它不可复制,复制会编译失败;移动后原对象失效,再次使用(如 lock.unlock())是未定义行为
  • 在 lambda 捕获中按值捕获 std::unique_lock:这会触发移动,导致原作用域锁被释放,极易引发竞态
  • 误以为 std::unique_lock 构造时不加锁就等于“没风险”:延迟加锁后若忘记调用 lock(),后续访问临界资源就是裸奔

真正需要多线程安全的临界区,长度要尽可能短;锁的粒度要尽量细;而选择 lock_guard 还是 unique_lock,取决于你是否需要它提供的那几个额外能力——不需要就别用,避免引入不必要的复杂性和开销。

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
c++和c语言的区别有哪些
c++和c语言的区别有哪些

c++和c语言的区别:1、面向对象编程(OOP)支持不同;2、新增特性不同;3、标准库不同;4、编译方式不同;5、命名空间不同等等。想了解更多c++的相关内容,可以阅读本专题下面的文章。

258

2024.03.14

c++和python学习顺序推荐
c++和python学习顺序推荐

一般建议先学习C++,再学习Python,因为这样可以逐步从较为底层的编程语言向更高级的语言过渡。想了解更多python的相关内容,可以阅读本专题下面的文章。

423

2024.03.14

python和c++学习性价比分析
python和c++学习性价比分析

Python易于学习,广泛应用于Web开发、数据科学和人工智能等领域,但性能较低。C语言性能高,适用于对性能要求较高的场景,如游戏开发和系统编程,但学习曲线陡峭,错误处理复杂。想了解更多python的相关内容,可以阅读本专题下面的文章。

103

2024.03.14

c语言和c++一样吗
c语言和c++一样吗

c语言和c++是两种不同的编程语言,虽然有相似之处,但存在显著差异。c语言专注于过程式编程和系统级开发,以简洁、高效著称。c++作为c语言的超集,引入了面向对象编程,增强了代码组织和管理能力,但学习曲线也更陡峭。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

135

2024.03.14

c语言和c++先学哪个好
c语言和c++先学哪个好

初学者选择学习c语言还是c++语言,需要根据个人学习目标、背景以及编程兴趣和预期应用方向来决定。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

101

2024.03.14

c语言和c++的区别和联系
c语言和c++的区别和联系

c语言和c++是计算机科学领域应用广泛的编程语言。虽然它们有着相似的基础,但它们在语言类型、语法功能和内存管理方面存在着显著差异。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

123

2024.03.14

c++软件中文更改教程
c++软件中文更改教程

对于 ide,可通过打开设置,找到语言设置,选择中文,并保存更改。对于非 ide 应用程序,可查找设置或选项,选择语言设置,更改为中文,并保存更改。想了解更多c++的相关内容,可以阅读本专题下面的文章。

303

2024.03.21

python和java和c++学习性价比分析
python和java和c++学习性价比分析

Python以其易学性、丰富的库和活跃的社区而著称,适合数据科学、人工智能和Web开发。Java以其跨平台性、企业级应用开发和Android应用开发而闻名。C++以其底层控制能力、高效性能和游戏开发而著称。选择哪种语言取决于个人兴趣、职业方向和特定需求。想了解更多python和java和c++的相关内容,可以阅读本专题下面的文章。

335

2024.03.22

Python 自然语言处理(NLP)基础与实战
Python 自然语言处理(NLP)基础与实战

本专题系统讲解 Python 在自然语言处理(NLP)领域的基础方法与实战应用,涵盖文本预处理(分词、去停用词)、词性标注、命名实体识别、关键词提取、情感分析,以及常用 NLP 库(NLTK、spaCy)的核心用法。通过真实文本案例,帮助学习者掌握 使用 Python 进行文本分析与语言数据处理的完整流程,适用于内容分析、舆情监测与智能文本应用场景。

9

2026.01.27

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
10分钟--Midjourney创作自己的漫画
10分钟--Midjourney创作自己的漫画

共1课时 | 0.1万人学习

Midjourney 关键词系列整合
Midjourney 关键词系列整合

共13课时 | 0.9万人学习

AI绘画教程
AI绘画教程

共2课时 | 0.2万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号