cpp互斥锁与RAII

互斥锁与 RAII

内容介绍

多个线程同时读写同一份数据，如果没有同步，就会产生数据竞争。数据竞争是未定义行为。

std::mutex 用来保护临界区。现代 C++ 不建议手写 lock() / unlock()，而是用 RAII 对象管理锁。

lock_guard

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <thread>
#include <vector>
 
int main() {
    int counter = 0;
    std::mutex m;
    std::vector<std::thread> threads;
 
    for (int i = 0; i < 4; ++i) {
        threads.emplace_back([&] {
            for (int j = 0; j < 10000; ++j) {
                std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
                ++counter;
            }
        });
    }
 
    for (auto& t : threads) {
        t.join();
    }
 
    std::cout << counter << '\n';
}

unique_lock

std::unique_lock 比 lock_guard 更灵活，支持延迟加锁、提前解锁、配合条件变量。

std::unique_lock<std::mutex> lock(m);
// do protected work
lock.unlock();
// do unprotected work

最佳代码实践

• 优先使用 std::lock_guard，需要条件变量或手动解锁时使用 std::unique_lock。
• 锁保护的是数据，不是代码。先明确“哪个 mutex 保护哪个数据”。
• 锁的作用域尽量小。
• 多把锁一起加时，用 std::scoped_lock 避免死锁。

常见错误用法

m.lock();
shared_data.push_back(1);
m.unlock();

问题：中间如果抛异常，锁不会释放。

std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
slow_io();

问题：持锁期间做慢 IO，会让其他线程长时间阻塞。

注意事项

• mutex 不能复制。
• 同一个线程重复锁普通 std::mutex 会死锁。
• recursive_mutex 不是常规解法，通常说明职责边界需要重新设计。
• 使用锁不能自动保证整体逻辑正确，尤其要小心 check-then-act。

学习路径

• 上一节：cpp线程传参与返回值
• 当前阶段：cpp多线程
• 下一节：cpp条件变量