C++ | 多线程编程（二）互斥器Mutex

r囧r小猫 2022-11-11 05:24 126阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *   *  1. 使用互斥器进行线程同步
         *   *  1.1 mutex互斥器
         *  1.2 std::lock\_guard（保护）

### 1. 使用互斥器进行线程同步 ###

#include <iostream>
    #include <thread>
    
    using namespace std;
    
    const int n = 5;
    
    void func(char ch)
    {
        
    	for (int i = 0; i < n; i++)
    	{
        
    		cout << ch;
    	}
    	cout << endl;
    }
    
    int main()
    {
        
    	std::thread thrd[5];
    
    	for (int i = 0; i < 5; i++)
    	{
        
    		// 让线程分别打印出 “aaaaa”、“bbbbb” ....
    		thrd[i] = std::thread(func, i + 'a');
    	}
    
    	for (auto& t : thrd) t.join();
    
    	return 0;
    }

运行结果：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxOTkzMg_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxOTkzMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

在多线程中，vs的调试控制台也是一个临界资源，各个线程将执行结果向屏幕输出的过程中可能会被其他线程抢占资源，从而出现如图二的情况。（a只打印了3个就被其他线程抢占了，直到其他线程打印完才将剩余的数据打印在屏幕上）

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#### 1.1 mutex互斥器 ####

[https://zh.cppreference.com/w/cpp/header/mutex][https_zh.cppreference.com_w_cpp_header_mutex]  
mutex 类是能用于保护共享数据免受从多个线程同时访问的同步原语。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxOTkzMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

#include <iostream>
    #include <thread>
    #include <mutex>
    
    using namespace std;
    
    const int n = 5;
    std::mutex g_mtx;	// 定义互斥器
    
    void func(char ch)
    {
        
    	g_mtx.lock();	// 加锁
    	for (int i = 0; i < n; i++)
    	{
        
    		cout << ch;
    	}
    	cout << endl;
    	g_mtx.unlock();	// 解锁
    }
    
    int main()
    {
        
    	std::thread thrd[5];
    
    	for (int i = 0; i < 5; i++)
    	{
        
    		// 让线程分别打印出 “aaaaa”、“bbbbb” ....
    		thrd[i] = std::thread(func, i + 'a');
    	}
    
    	for (auto& t : thrd) t.join();
    
    	return 0;
    }

运行结果：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxOTkzMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxOTkzMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

注意：该方式只能保证每个线程在访问临界资源（屏幕打印）时，不被其他线程侵占，而不能保证各个线程的执行顺序（即，先打印“aaaaa”，在打印“bbbbb” …）。

--------------------

### 1.2 std::lock\_guard（保护） ###

![在这里插入图片描述][20210319145325382.png]

#include <iostream>
    #include <thread>
    #include <mutex>
    
    using namespace std;
    
    const int n = 5;
    std::mutex g_mtx;	// 定义互斥器
    
    void func(char ch)
    {
        
    	//g_mtx.lock();	// 加锁
    	std::lock_guard<std::mutex> lock(g_mtx);
    	for (int i = 0; i < n; i++)
    	{
        
    		cout << ch;
    	}
    	cout << endl;
    	//g_mtx.unlock();	// 解锁
    	// g_mtx 在锁离开作用域时自动释放
    }
    
    int main()
    {
        
    	std::thread thrd[5];
    
    	for (int i = 0; i < 5; i++)
    	{
        
    		// 让线程分别打印出 “aaaaa”、“bbbbb” ....
    		thrd[i] = std::thread(func, i + 'a');
    	}
    
    	for (auto& t : thrd) t.join();
    
    	return 0;
    }

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除此之外mutex还有很多方法，具体可参考[https://zh.cppreference.com/w/cpp/header/mutex][https_zh.cppreference.com_w_cpp_header_mutex]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxOTkzMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
有关mutex类参考：[https://blog.csdn.net/faihung/article/details/88411839][https_blog.csdn.net_faihung_article_details_88411839]

Mutex 系列类(四种)

*  std::mutex，最基本的 Mutex 类。
 *  std::recursive\_mutex，递归 Mutex 类。
 *  std::time\_mutex，定时 Mutex 类。
 *  std::recursive\_timed\_mutex，定时递归 Mutex 类。  
    Lock 类（两种）
 *  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。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxOTkzMg_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221022/2d7ea9d8f92c4901bbef921d8fa1ca20.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxOTkzMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221022/7c2a00166e37456191e0bf0c97b34731.png
[https_zh.cppreference.com_w_cpp_header_mutex]: https://zh.cppreference.com/w/cpp/header/mutex
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxOTkzMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210319145057128.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxOTkzMg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxOTkzMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210319144703218.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxOTkzMg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxOTkzMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210319144719440.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxOTkzMg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[20210319145325382.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210319145325382.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxOTkzMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210319150628909.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxOTkzMg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[https_blog.csdn.net_faihung_article_details_88411839]: https://blog.csdn.net/faihung/article/details/88411839