Android常用C++特性之std::lock_guard

声明：本文内容生成自ChatGPT，目的是为方便大家了解学习作为引用到作者的其他文章中。

std::lock_guard 是 C++ 标准库中的一个简单 RAII（Resource Acquisition Is Initialization）风格的互斥锁管理类。它用于在作用域内自动管理互斥锁（std::mutex），确保在作用域结束时互斥锁能够自动释放，从而避免手动加锁/解锁带来的风险（如死锁或忘记解锁等问题）。

基本用法

当使用 std::lock_guard 对互斥锁进行管理时：

在创建 std::lock_guard 对象时，会自动锁住互斥锁。
在 std::lock_guard 对象销毁（通常是在作用域结束时）时，会自动解锁互斥锁。

语法

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

mutex 是 std::mutex 类型的互斥锁，std::lock_guard 会在作用域内锁住它，并在作用域结束时自动解锁。

示例

1. 使用 `std::lock_guard` 来保护共享数据

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

std::mutex mtx;  // 定义互斥锁
int sharedData = 0;

void increment() {
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        // 使用 lock_guard 锁住互斥锁，作用域结束时自动解锁
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
        ++sharedData;
    }
}

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

    t1.join();
    t2.join();

    std::cout << "Final value of sharedData: " << sharedData << std::endl;  // 输出: 2000
    return 0;
}

2. 防止忘记解锁

使用手动 lock() 和 unlock() 进行加锁和解锁时，可能会因为逻辑复杂导致解锁步骤被遗漏或在异常处理中忘记解锁。而 std::lock_guard 可以确保互斥锁在作用域结束时自动解锁，无论是正常结束还是因为异常提前退出。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

std::mutex mtx;

void safePrint(const std::string& message) {
    // 使用 lock_guard 保证在作用域内锁住互斥锁
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
    std::cout << message << std::endl;
}

int main() {
    std::thread t1(safePrint, "Thread 1 is running");
    std::thread t2(safePrint, "Thread 2 is running");

    t1.join();
    t2.join();

    return 0;
}

3. RAII（资源获取即初始化）

std::lock_guard 的最大优势在于它遵循 RAII 原则，确保了加锁和解锁的安全性，防止因为程序中异常或忘记解锁而引发的死锁问题。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

std::mutex mtx;

void workWithLockGuard() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 自动加锁
    std::cout << "Working with lock_guard!" << std::endl;
    // 代码块结束时自动解锁
}

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

    t1.join();
    t2.join();

    return 0;
}

`std::lock_guard` 与 `std::unique_lock` 的区别

std::lock_guard 是一个轻量的互斥锁管理类，锁住互斥锁后会一直保持锁定，直到其作用域结束，解锁没有任何延迟或解锁前条件控制。
std::unique_lock 提供了更多的灵活性，如：
- 可以手动控制加锁和解锁。
- 可以使用 try_lock 尝试锁定。
- 可以延迟加锁或提前解锁。
- 可以与条件变量 (std::condition_variable) 一起使用。

如果你需要一个简单的、作用域内自动加锁/解锁的机制，std::lock_guard 是一个很好用的工具。如果你需要更复杂的锁管理，如延迟加锁或条件变量同步，则可以使用 std::unique_lock。

总结

std::lock_guard 提供了一种简单且安全的机制来管理互斥锁，自动加锁和解锁，防止手动管理时的各种问题（如死锁、忘记解锁）。
适合在简单场景中使用，主要用于确保在作用域结束时互斥锁能够安全释放。