C++如何使用std::unique_lock和std::lock_guard_C++线程锁管理与同步机制

裘德小鎮的故事

发布时间：2025-11-09 21:23:02

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原创

答案：std::lock_guard用于简单自动加解锁，适合多数临界区保护；std::unique_lock支持延迟、手动及条件变量配合，适用于复杂场景，优先选lock_guard，需灵活控制时用unique_lock。

c++如何使用std::unique_lock和std::lock_guard_c++线程锁管理与同步机制

在C++多线程编程中，保护共享数据免受竞争条件影响是核心任务之一。std::lock_guard 和 std::unique_lock 是标准库提供的两种用于管理互斥量（std::mutex）的RAII（资源获取即初始化）类，它们能自动加锁和解锁，避免手动调用 lock() 和 unlock() 导致的资源泄漏或死锁。

std::lock_guard：简单高效的自动锁

std::lock_guard 是最基础的锁管理工具，适用于简单的临界区保护。它在构造时加锁，析构时自动解锁，不能手动控制加锁状态，也不支持转移或复制。

使用场景：当你确定进入作用域后需要立即加锁，并在整个作用域内保持锁时，std::lock_guard 是首选。

#include 
#include 
#include 

std::mutex mtx;

void print_block(int n) {
    std::lock_guard guard(mtx);
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        std::cout << "*";
    }
    std::cout << "\n";
}

上述代码中，每次调用 print_block 时都会创建一个 lock_guard，自动锁定 mtx，函数返回时锁被释放。这种方式简洁、安全，适合大多数同步场景。

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std::unique_lock：灵活的锁管理器

std::unique_lock 比 lock_guard 更加灵活，它允许延迟加锁、手动加锁/解锁、条件变量配合使用，以及锁所有权的转移。

使用场景：当需要更复杂的锁控制逻辑，例如尝试加锁、超时等待、与 std::condition_variable 配合时，应选择 std::unique_lock。

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#include 
#include 
#include 
#include 

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
std::queue data_queue;
bool finished = false;

void consumer() {
    std::unique_lock lock(mtx);
    while (!finished) {
        if (!data_queue.empty()) {
            int value = data_queue.front();
            data_queue.pop();
            lock.unlock(); // 手动释放锁
            std::cout << "Consumed: " << value << "\n";
            lock.lock();   // 重新加锁
        } else {
            cv.wait(lock); // wait 内部会临时释放锁
        }
    }
}

在这个例子中，unique_lock 允许我们在处理数据时临时释放锁，避免长时间占用互斥量。同时，它与 condition_variable::wait() 配合使用，能高效实现线程间通信。

其他常用操作包括：

std::unique_lock<:mutex> lock(mtx, std::defer_lock)：创建时不加锁
lock.try_lock()：尝试加锁，不阻塞
lock.owns_lock()：检查当前是否持有锁

如何选择 lock_guard 还是 unique_lock？

基本原则是：优先使用 std::lock_guard，除非你需要 unique_lock 提供的额外功能。

std::lock_guard 开销更小，语义清晰，适合绝大多数保护临界区的场景。而 std::unique_lock 虽然功能强大，但有轻微性能开销，且使用不当可能引入复杂性。

特别注意：与 std::condition_variable 配合时，必须使用 std::unique_lock，因为 wait() 方法需要能够原子地释放锁并进入等待状态。

基本上就这些。合理使用这两种工具，可以写出既安全又高效的多线程代码。

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