深入剖析lock_guard和unique_lock

一、lock_guard實現

template 
class lock_guard
{
public:
    using mutex_type = Mutex;

    explicit lock_guard(mutex_type& mutex) : _mutex(mutex) 
    {
        _mutex.lock();
    }

    lock_guard(mutex_type& mutex, adopt_lock_t) : _mutex(mutex) {}

    ~lock_guard()
    {
        _mutex.unlock();
    }

    lock_guard() = delete;
    lock_guard(const lock_guard&) = delete;
    lock_guard& operator=(const lock_guard&) = delete;

private:
    mutex_type& _mutex;
};

lock_guard是一個RAII封裝的鎖，它強制在構造期間獲得鎖，在析構期間釋放鎖。lock_guard實現了一個「mutex媽媽」模式，在構造函數中獲得鎖，在析構函數中釋放鎖。lock_guard實現簡單，使用簡單。

二、c++ lock_guard

c++11和之前的標準庫都已經提供了lock_guard。這意味着我們可以使用std::lock_guard來保護一個操作。std::mutex（或其他互斥對象）是一個RAII類，用於管理與互斥量相關的鎖。lock_guard聲明一個對象並使用std::adopt_lock的參數調用構造函數，可以將這個鎖的管理權交給這個對象（這就是我們在構造函數中傳遞的參數）。當我們在這個對象的生命周期結束時，std::lock_guard會自動釋放互斥量。

#include 
#include 
#include 

std::mutex m;

void foo()
{
    std::lock_guard lock(m);
    std::cout << "Thread " << std::this_thread::get_id() << " is executing foo()\n";
}

int main()
{
    std::thread t1(foo);
    std::thread t2(foo);

    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

三、std lock_guard

lock_guard是std命名空間中包含的一個類，其目的是在構造時鎖定互斥鎖，在析構時釋放鎖。std::lock_guard的作用是保護比較短的互斥鎖。當有必要保護一個對象或代碼段，而這個保護不會被其他代碼打斷時，可以使用std::lock_guard來保護。

#include 
#include 
#include 

std::mutex m;

void foo()
{
    std::lock_guard lock(m);
    std::cout << "Thread " << std::this_thread::get_id() << " is executing foo()\n";
}

int main()
{
    std::thread t1(foo);
    std::thread t2(foo);

    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

四、lock_guard與unique_lock

lock_guard和unique_lock都是互斥鎖的RAII封裝，但它們之間的區別有哪些呢？unique_lock有更多的功能，它支持C++11標準庫的move語義，可以在傳遞所有權時使用，而lock_guard不支持。

unique_lock還可以在已經鎖定的mutex上等待信號量，可以採用不同的鎖調度策略，比如超時等。

#include 
#include 
#include 

std::mutex m;

void foo()
{
    std::unique_lock lock(m);
    std::cout << "Thread " << std::this_thread::get_id() << " is executing foo()\n";
}

int main()
{
    std::thread t1(foo);
    std::thread t2(foo);

    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

在上面的代碼中，我們使用unique_lock創建一個std::mutex對象的鎖，foo()函數獲得互斥鎖，並在已經獲得鎖的情況下執行了一段代碼，這意味着即使線程被中斷，它也將在互斥鎖上等待。

通過這篇文章，我們詳細闡述了lock_guard和unique_lock的構造函數和應用。lock_guard和unique_lock是C++11提供的兩種mutex的RAII封裝，是C++中保證線程安全的重要手段，很少出現鎖的泄漏以及鎖的鎖定時間過長。對於編寫安全的並發代碼是極其重要的。