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C++ 线程互斥锁 lock_guard的基本用法

作者:Howrun777

std::lock_guard是C++11提供的RAII风格互斥锁封装类,自动管理互斥锁的加锁/解锁,避免忘记解锁和异常导致的锁无法释放等问题,它通过构造时加锁、析构时解锁的机制,简化了多线程编程中的锁管理,本文介绍C++线程互斥锁lock_guard的基本用法,感兴趣的朋友一起看看吧

std::lock_guard是 C++11 标准库提供的RAII 风格的互斥锁封装类,核心目的是自动管理互斥锁的加锁 / 解锁,从根本上避免 “忘记解锁导致死锁”“异常导致锁无法释放” 这类低级且致命的错误。

一、先理解核心:RAII 设计思想

lock_guard的底层是RAII(资源获取即初始化) 机制 —— 简单说:

这种 “自动性” 是解决多线程锁管理问题的关键,不用再手动记着unlock()

二、lock_guard的基本用法(对比手动加解锁)

先看错误的手动加解锁(容易出问题):

#include <mutex>
std::mutex mtx;
void wrong_func() {
    mtx.lock(); // 手动加锁
    // 临界区操作:修改共享资源
    int a = 10;
    // 忘记解锁 → 死锁!
    // 或如果临界区抛出异常,unlock()永远执行不到 → 死锁!
    // mtx.unlock(); 
}

再看正确的 lock_guard 用法(自动解锁):

#include <mutex>
std::mutex mtx;
void right_func() {
    // 创建lock_guard对象时,自动调用mtx.lock()
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
    // 临界区:安全操作共享资源
    int a = 10;
} // lock_guard对象出作用域,析构时自动调用mtx.unlock()
  // 即使临界区抛出异常,析构函数也会执行 → 必解锁!

三、lock_guard的核心特性

1. 不可拷贝、不可移动

lock_guard被设计为 “只能在当前作用域使用”,禁止拷贝 / 移动,避免锁的管理权被非法转移:

std::lock_guard<std::mutex> lock1(mtx);
// std::lock_guard<std::mutex> lock2 = lock1; // 编译错误:禁止拷贝
// std::lock_guard<std::mutex> lock3(std::move(lock1)); // 编译错误:禁止移动

2. 作用域决定解锁时机

lock_guard的解锁时机完全由作用域控制,你可以通过{}手动限定作用域,精准控制解锁时机:

void func() {
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
        // 短临界区:只保护必要的代码
        shared_data = 100;
    } // 此处提前解锁,不影响后续非临界区代码
    // 非临界区:无需持锁,提升并发效率
    sleep(1); 
}

3. 轻量级、无额外开销

lock_guard是极简封装,没有额外的成员函数(比如unlock()/lock()),运行时几乎无性能损耗,适合简单的临界区保护。

4. 异常安全

这是lock_guard最核心的优势之一:即使临界区抛出异常,C++ 的异常机制会保证局部对象的析构函数执行,从而确保锁被释放:

void func_with_exception() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
    // 临界区抛出异常
    throw std::runtime_error("出错了");
    // 无需手动unlock,析构函数会处理
}
int main() {
    try {
        func_with_exception();
    } catch (...) {
        // 捕获异常后,锁已经被释放,其他线程可正常获取
    }
    return 0;
}

四、lock_guardvsunique_lock(选型参考)

lock_guard是 “轻量版” 锁管理,std::unique_lock是 “功能版”,两者的核心区别如下:

特性std::lock_guardstd::unique_lock
自动加解锁✅ 支持✅ 支持
手动解锁(unlock()❌ 不支持✅ 支持
配合条件变量(cv.wait()❌ 不支持✅ 支持
性能极致轻量略重(有额外状态)
适用场景简单临界区保护复杂同步(如条件变量、手动控制解锁)

简单说:

五、完整示例:lock_guard 保护共享资源

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <vector>
std::mutex mtx;
int shared_count = 0; // 共享资源
// 线程函数:累加共享变量
void increment(int n) {
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        // lock_guard自动加锁/解锁
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
        shared_count++;
        // 出循环迭代的作用域,自动解锁
    }
}
int main() {
    std::vector<std::thread> threads;
    // 创建10个线程,每个线程累加1000次
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        threads.emplace_back(increment, 1000);
    }
    // 等待所有线程结束
    for (auto& t : threads) {
        t.join();
    }
    // 正确输出10000,无数据错乱
    std::cout << "最终count值:" << shared_count << std::endl;
    return 0;
}

总结

  1. std::lock_guard是 C++11 的 RAII 锁封装,构造加锁、析构解锁,核心解决 “忘记解锁 / 异常导致锁泄漏” 的问题;
  2. 轻量级、异常安全、不可拷贝,适合简单临界区的线程安全保护;
  3. 解锁时机由作用域决定,可通过{}手动缩小作用域,提升并发效率;
  4. 复杂同步场景(如条件变量)用unique_lock,简单场景优先用lock_guard

到此这篇关于C++ 线程互斥锁 lock_guard的基本用法的文章就介绍到这了,更多相关C++ 线程互斥锁 lock_guard内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

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