c 11中如何使用lock实现并发-mile米乐体育
c 11中如何使用lock实现并发
这篇“c 11中如何使用lock实现并发”文章的知识点大部分人都不太理解，所以小编给大家总结了以下内容，内容详细，步骤清晰，具有一定的借鉴价值，希望大家阅读完这篇文章能有所收获，下面我们一起来看看这篇“c 11中如何使用lock实现并发”文章吧。
c 11 标准为我们提供了两种基本的锁类型，分别如下：
std::lock_guard，与 mutex raii 相关，方便线程对互斥量上锁。
std::unique_lock，与 mutex raii 相关，方便线程对互斥量上锁，但提供了更好的上锁和解锁控制。
另外还提供了几个与锁类型相关的 tag 类，分别如下:
std::adopt_lock_t，一个空的标记类，定义如下：
structadopt_lock_t{};
该类型的常量对象adopt_lock（adopt_lock 是一个常量对象，定义如下：
constexpradopt_lock_tadopt_lock{};，//constexpr是c 11中的新关键字）
通常作为参数传入给 unique_lock 或 lock_guard 的构造函数。
std::defer_lock_t，一个空的标记类，定义如下：
structdefer_lock_t{};
该类型的常量对象 defer_lock（defer_lock 是一个常量对象，定义如下：
constexprdefer_lock_tdefer_lock{};，//constexpr是c 11中的新关键字）
通常作为参数传入给 unique_lock 或 lock_guard 的构造函数。
std::try_to_lock_t，一个空的标记类，定义如下：
structtry_to_lock_t{};
该类型的常量对象 try_to_lock（try_to_lock 是一个常量对象，定义如下：
constexprtry_to_lock_ttry_to_lock{};，//constexpr是c 11中的新关键字）
通常作为参数传入给 unique_lock 或 lock_guard 的构造函数。后面我们会详细介绍以上三种 tag 类型在配合 lock_gurad 与 unique_lock 使用时的区别。
std::lock_guard 介绍
std::lock_gurad 是 c 11 中定义的模板类。定义如下：
template
lock_guard 对象通常用于管理某个锁(lock)对象，因此与 mutex raii 相关，方便线程对互斥量上锁，即在某个 lock_guard 对象的声明周期内，它所管理的锁对象会一直保持上锁状态；而 lock_guard 的生命周期结束之后，它所管理的锁对象会被解锁(注：类似 shared_ptr 等智能指针管理动态分配的内存资源 )。
模板参数 mutex 代表互斥量类型，例如 std::mutex 类型，它应该是一个基本的 basiclockable 类型，标准库中定义几种基本的 basiclockable 类型，分别 std::mutex, std::recursive_mutex, std::timed_mutex，std::recursive_timed_mutex (以上四种类型均已在上一篇博客中介绍)以及 std::unique_lock(本文后续会介绍 std::unique_lock)。(注：basiclockable 类型的对象只需满足两种操作，lock 和 unlock，另外还有 lockable 类型，在 basiclockable 类型的基础上新增了 try_lock 操作，因此一个满足 lockable 的对象应支持三种操作：lock，unlock 和 try_lock；最后还有一种 timedlockable 对象，在 lockable 类型的基础上又新增了 try_lock_for 和 try_lock_until 两种操作，因此一个满足 timedlockable 的对象应支持五种操作：lock, unlock, try_lock, try_lock_for, try_lock_until)。
在 lock_guard 对象构造时，传入的 mutex 对象(即它所管理的 mutex 对象)会被当前线程锁住。在lock_guard 对象被析构时，它所管理的 mutex 对象会自动解锁，由于不需要程序员手动调用 lock 和 unlock 对 mutex 进行上锁和解锁操作，因此这也是最简单安全的上锁和解锁方式，尤其是在程序抛出异常后先前已被上锁的 mutex 对象可以正确进行解锁操作，极大地简化了程序员编写与 mutex 相关的异常处理代码。
值得注意的是，lock_guard 对象并不负责管理 mutex 对象的生命周期，lock_guard 对象只是简化了 mutex 对象的上锁和解锁操作，方便线程对互斥量上锁，即在某个 lock_guard 对象的声明周期内，它所管理的锁对象会一直保持上锁状态；而 lock_guard 的生命周期结束之后，它所管理的锁对象会被解锁。
std::lock_guard 构造函数
lock_guard 构造函数如下表所示：
| locking (1) | explicitlock_guard(mutex_type&m); |
|---|---|
| adopting (2) | lock_guard(mutex_type&m,adopt_lock_ttag); |
| copy [deleted](3) | lock_guard(constlock_guard&)=delete; |
locking 初始化
lock_guard 对象管理 mutex 对象 m，并在构造时对 m 进行上锁（调用 m.lock()）。
adopting初始化
lock_guard 对象管理 mutex 对象 m，与 locking 初始化(1) 不同的是， mutex 对象 m 已被当前线程锁住。
拷贝构造
lock_guard 对象的拷贝构造和移动构造(move construction)均被禁用，因此 lock_guard 对象不可被拷贝构造或移动构造。
我们来看一个简单的例子(参考)：
#include
在 print_thread_id 中，我们首先对 mtx 进行上锁操作(mtx.lock();)，然后用 mtx 对象构造一个 lock_guard 对象(std::lock_guard
#include
std::unique_lock 介绍
但是 lock_guard 最大的缺点也是简单，没有给程序员提供足够的灵活度，因此，c 11 标准中定义了另外一个与 mutex raii 相关类 unique_lock，该类与 lock_guard 类相似，也很方便线程对互斥量上锁，但它提供了更好的上锁和解锁控制。
顾名思义，unique_lock 对象以独占所有权的方式（ unique owership）管理 mutex 对象的上锁和解锁操作，所谓独占所有权，就是没有其他的 unique_lock 对象同时拥有某个 mutex 对象的所有权。
在构造(或移动(move)赋值)时，unique_lock 对象需要传递一个 mutex 对象作为它的参数，新创建的 unique_lock 对象负责传入的 mutex 对象的上锁和解锁操作。
std::unique_lock 对象也能保证在其自身析构时它所管理的 mutex 对象能够被正确地解锁（即使没有显式地调用 unlock 函数）。因此，和 lock_guard 一样，这也是一种简单而又安全的上锁和解锁方式，尤其是在程序抛出异常后先前已被上锁的 mutex 对象可以正确进行解锁操作，极大地简化了程序员编写与 mutex 相关的异常处理代码。
值得注意的是，unique_lock 对象同样也不负责管理 mutex 对象的生命周期，unique_lock 对象只是简化了 mutex 对象的上锁和解锁操作，方便线程对互斥量上锁，即在某个 unique_lock 对象的声明周期内，它所管理的锁对象会一直保持上锁状态；而 unique_lock 的生命周期结束之后，它所管理的锁对象会被解锁，这一点和 lock_guard 类似，但 unique_lock 给程序员提供了更多的自由，我会在下面的内容中给大家介绍 unique_lock 的用法。
另外，与 lock_guard 一样，模板参数 mutex 代表互斥量类型，例如 std::mutex 类型，它应该是一个基本的 basiclockable 类型，标准库中定义几种基本的 basiclockable 类型，分别 std::mutex, std::recursive_mutex, std::timed_mutex，std::recursive_timed_mutex (以上四种类型均已在上一篇博客中介绍)以及 std::unique_lock(本文后续会介绍 std::unique_lock)。(注：basiclockable 类型的对象只需满足两种操作，lock 和 unlock，另外还有 lockable 类型，在 basiclockable 类型的基础上新增了 try_lock 操作，因此一个满足 lockable 的对象应支持三种操作：lock，unlock 和 try_lock；最后还有一种 timedlockable 对象，在 lockable 类型的基础上又新增了 try_lock_for 和 try_lock_until 两种操作，因此一个满足 timedlockable 的对象应支持五种操作：lock, unlock, try_lock, try_lock_for, try_lock_until)。
std::unique_lock 构造函数
std::unique_lock 的构造函数的数目相对来说比 std::lock_guard 多，其中一方面也是因为 std::unique_lock 更加灵活，从而在构造 std::unique_lock 对象时可以接受额外的参数。总地来说，std::unique_lock 构造函数如下：
| default (1) | unique_lock()noexcept; |
|---|---|
| locking (2) | explicitunique_lock(mutex_type&m); |
| try-locking (3) | unique_lock(mutex_type&m,try_to_lock_ttag); |
| deferred (4) | unique_lock(mutex_type&m,defer_lock_ttag)noexcept; |
| adopting (5) | unique_lock(mutex_type&m,adopt_lock_ttag); |
| locking for (6) | template |
| locking until (7) | template |
| copy [deleted] (8) | unique_lock(constunique_lock&)=delete; |
| move (9) | unique_lock(unique_lock&&x); |
下面我们来分别介绍以上各个构造函数：
(1) 默认构造函数
新创建的 unique_lock 对象不管理任何 mutex 对象。
(2) locking 初始化
新创建的 unique_lock 对象管理 mutex 对象 m，并尝试调用 m.lock() 对 mutex 对象进行上锁，如果此时另外某个 unique_lock 对象已经管理了该 mutex 对象 m，则当前线程将会被阻塞。
(3) try-locking 初始化
新创建的 unique_lock 对象管理 mutex 对象 m，并尝试调用 m.try_lock() 对 mutex 对象进行上锁，但如果上锁不成功，并不会阻塞当前线程。
(4) deferred 初始化
新创建的 unique_lock 对象管理 mutex 对象 m，但是在初始化的时候并不锁住 mutex 对象。 m 应该是一个没有当前线程锁住的 mutex 对象。
(5) adopting 初始化
新创建的 unique_lock 对象管理 mutex 对象 m， m 应该是一个已经被当前线程锁住的 mutex 对象。(并且当前新创建的 unique_lock 对象拥有对锁(lock)的所有权)。
(6) locking 一段时间(duration)
新创建的 unique_lock 对象管理 mutex 对象 m，并试图通过调用 m.try_lock_for(rel_time) 来锁住 mutex 对象一段时间(rel_time)。
(7) locking 直到某个时间点(time point)
新创建的 unique_lock 对象管理 mutex 对象m，并试图通过调用 m.try_lock_until(abs_time) 来在某个时间点(abs_time)之前锁住 mutex 对象。
(8) 拷贝构造 [被禁用]
unique_lock 对象不能被拷贝构造。
(9) 移动(move)构造
新创建的 unique_lock 对象获得了由 x 所管理的 mutex 对象的所有权(包括当前 mutex 的状态)。调用 move 构造之后， x 对象如同通过默认构造函数所创建的，就不再管理任何 mutex 对象了。
综上所述，由 (2) 和 (5) 创建的 unique_lock 对象通常拥有 mutex 对象的锁。而通过 (1) 和 (4) 创建的则不会拥有锁。通过 (3)，(6) 和 (7) 创建的 unique_lock 对象，则在 lock 成功时获得锁。
关于unique_lock 的构造函数，请看下面例子(参考)：
#include
std::unique_lock 移动(move assign)赋值操作
std::unique_lock 支持移动赋值(move assignment)，但是普通的赋值被禁用了，
| move (1) | unique_lock&operator=(unique_lock&&x)noexcept; |
|---|---|
| copy [deleted] (2) | unique_lock&operator=(constunique_lock&)=delete; |
移动赋值(move assignment)之后，由 x 所管理的 mutex 对象及其状态将会被新的 std::unique_lock 对象取代。
如果被赋值的对象之前已经获得了它所管理的 mutex 对象的锁，则在移动赋值(move assignment)之前会调用 unlock 函数释放它所占有的锁。
调用移动赋值(move assignment)之后， x 对象如同通过默认构造函数所创建的，也就不再管理任何 mutex 对象了。请看下面例子(参考)：
#include
std::unique_lock 主要成员函数
本节我们来看看 std::unique_lock 的主要成员函数。由于 std::unique_lock 比 std::lock_guard 操作灵活，因此它提供了更多成员函数。具体分类如下：
上锁/解锁操作：lock，try_lock，try_lock_for，try_lock_until 和 unlock
修改操作：移动赋值(move assignment)(前面已经介绍过了)，交换(swap)（与另一个 std::unique_lock 对象交换它们所管理的 mutex 对象的所有权），释放(release)（返回指向它所管理的 mutex 对象的指针，并释放所有权）
获取属性操作：owns_lock（返回当前 std::unique_lock 对象是否获得了锁）、operator bool()（与 owns_lock 功能相同，返回当前 std::unique_lock 对象是否获得了锁）、mutex（返回当前 std::unique_lock 对象所管理的 mutex 对象的指针）。
std::unique_lock::lock请看下面例子(参考)：
上锁操作，调用它所管理的 mutex 对象的 lock 函数。如果在调用 mutex 对象的 lock 函数时该 mutex 对象已被另一线程锁住，则当前线程会被阻塞，直到它获得了锁。
该函数返回时，当前的 unique_lock 对象便拥有了它所管理的 mutex 对象的锁。如果上锁操作失败，则抛出 system_error 异常。
//unique_lock::lock/unlock#include
std::unique_lock::try_lock
上锁操作，调用它所管理的 mutex 对象的 try_lock 函数，如果上锁成功，则返回 true，否则返回 false。
请看下面例子(参考)：
#include
std::unique_lock::try_lock_for
上锁操作，调用它所管理的 mutex 对象的 try_lock_for 函数，如果上锁成功，则返回 true，否则返回 false。
请看下面例子(参考)：
#include
std::unique_lock::try_lock_until
上锁操作，调用它所管理的 mutex 对象的 try_lock_for 函数，如果上锁成功，则返回 true，否则返回 false。
请看下面例子(参考)：
#include
std::unique_lock::unlock
解锁操作，调用它所管理的 mutex 对象的 unlock 函数。
请看下面例子(参考)：
#include
std::unique_lock::release
返回指向它所管理的 mutex 对象的指针，并释放所有权。
请看下面例子(参考)：
#include
std::unique_lock::owns_lock
返回当前 std::unique_lock 对象是否获得了锁。
请看下面例子(参考)：
#include
std::unique_lock::operator bool()
与 owns_lock 功能相同，返回当前 std::unique_lock 对象是否获得了锁。
请看下面例子(参考)：
#include
std::unique_lock::mutex
返回当前 std::unique_lock 对象所管理的 mutex 对象的指针。
请看下面例子(参考)：
#include
以上就是关于“c 11中如何使用lock实现并发”这篇文章的内容，相信大家都有了一定的了解，希望小编分享的内容对大家有帮助，若想了解更多相关的知识内容，请关注恰卡编程网行业资讯频道。