C++11如何使用std::lock_guard实现线程安全

std::lock_guard基于RAII原则，在构造时加锁、析构时解锁，确保多线程下对共享资源的访问安全。1. 使用std::mutex配合std::lock_guard可自动管理临界区；2. 适用于保护全局变量、类成员变量等共享数据；3. 不支持手动控制锁或递归锁定；4. 应限制其作用域以避免性能问题；5. 常用于简单同步场景如计数器、日志输出等。

在C++11中，std::lock_guard 是一种简单而有效的工具，用于确保多线程环境下对共享资源的访问是线程安全的。它基于“RAII”（Resource Acquisition Is Initialization）原则，在构造时自动加锁，在析构时自动解锁，从而避免忘记释放锁或异常导致死锁的问题。

使用 std::mutex 和 std::lock_guard 保护共享数据

要实现线程安全，首先需要一个互斥量（std::mutex）来控制对共享资源的访问。每当一个线程想访问该资源时，就创建一个 std::lock_guard 对象，传入互斥量。此时互斥量会被锁定，其他线程无法进入同一临界区。

#include 
#include 
#include 
#include 

std::vector data;
std::mutex mtx;  // 共享互斥量

void add_data(int value) {
    std::lock_guard lock(mtx);  // 自动加锁
    data.push_back(value);
    // 离开作用域时自动解锁
}

void print_data() {
    std::lock_guard lock(mtx);
    for (int v : data) {
        std::cout << v << " ";
    }
    std::cout << "\n";
}

int main() {
    std::thread t1(add_data, 1);
    std::thread t2(add_data, 2);
    std::thread t3(print_data);

    t1.join();
    t2.join();
    t3.join();

    return 0;
}

关键特性与使用注意事项

std::lock_guard 的设计非常简洁，适合大多数简单的同步场景。以下是使用时需要注意的重点：

• 不能手动控制加锁/解锁时机 —— 构造即加锁，析构即解锁
• 不支持递归锁定（同一个线程重复加锁会死锁），除非使用 std::recursive_mutex
• 作用域必须正确：lock_guard 应定义在需要保护的代码块最靠近的位置，避免锁的范围过大影响性能
• 不要将 lock_guard 跨函数传递（比如返回或作为参数长期持有），它的生命周期应局限于临界区

适用场景举例

常见于保护以下类型的共享状态：

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• 全局变量或静态变量的读写
• 类成员变量在多线程中的访问
• 日志输出、计数器累加等简单操作

例如在一个线程安全的计数器类中：

class ThreadSafeCounter {
private:
    int count = 0;
    std::mutex mtx;

public:
    void increment() {
        std::lock_guard lock(mtx);
        ++count;
    }

    int get() const {
        std::lock_guard lock(mtx);
        return count;
    }
};