std::mutex和std::lock_guard用于C++线程同步，前者提供加锁解锁功能，后者通过RAII机制自动管理锁，防止数据竞争。
在C++多线程编程中，std::mutex 和 std::lock_guard 是实现线程同步的基本工具。它们用于保护共享数据，防止多个线程同时访问导致数据竞争和未定义行为。
std::mutex：互斥锁的基本使用
std::mutex 是一个同步原语，用来确保同一时间只有一个线程可以进入临界区（即访问共享资源的代码段）。
常用成员函数：
- lock()：获取锁，如果已被其他线程持有，则阻塞当前线程。
- unlock()：释放锁，必须由持有锁的线程调用。
- try_lock()：尝试获取锁，不阻塞；成功返回 true，否则返回 false。
直接使用 lock/unlock 容易出错，比如忘记 unlock 或异常导致提前退出。因此推荐配合 RAII 机制使用。
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std::lock_guard：自动管理锁的生命周期
std::lock_guard 是一个RAII风格的锁管理类。它在构造时自动加锁，析构时自动解锁，确保即使发生异常也能正确释放锁。
使用步骤：
- 定义一个 std::mutex 成员或变量。
- 在需要保护的代码块中创建 std::lock_guard 对象，传入 mutex。
- 作用域结束时，lock_guard 自动析构并释放锁。
线程同步实例：银行账户存取款模拟
下面是一个使用 std::mutex 和 std::lock_guard 保护共享账户余额的完整例子：
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <vector>
class BankAccount {
private:
double balance;
std::mutex mtx; // 互斥锁
public:
BankAccount(double initial) : balance(initial) {}
void deposit(double amount) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 自动加锁
balance += amount;
std::cout << "Deposited " << amount
<< ", new balance: " << balance << std::endl;
}
void withdraw(double amount) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
if (balance >= amount) {
balance -= amount;
std::cout << "Withdrew " << amount
<< ", new balance: " << balance << std::endl;
} else {
std::cout << "Failed to withdraw " << amount
<< ", insufficient funds" << std::endl;
}
}
double get_balance() const {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
return balance;
}
};
void worker(BankAccount& account) {
for (int i = 0; i < 5; ++i) {
account.deposit(100);
account.withdraw(50);
}
}
int main() {
BankAccount account(1000);
std::vector<std::thread> threads;
// 创建 3 个线程同时操作账户
for (int i = 0; i < 3; ++i) {
threads.emplace_back(worker, std::ref(account));
}
for (auto& t : threads) {
t.join();
}
std::cout << "Final balance: " << account.get_balance() << std::endl;
return 0;
}
输出示例（顺序可能不同）：
Deposited 100, new balance: 1100Withdrew 50, new balance: 1050
Deposited 100, new balance: 1150
...
Final balance: 1750
由于每个操作都被 std::lock_guard 保护，不会出现余额计算错误或打印混乱的情况。
注意事项与最佳实践
使用互斥锁时要注意以下几点：
- 避免死锁：多个 mutex 时要始终按相同顺序加锁。
- 锁的粒度不宜过大，否则影响并发性能。
- 不要在持有锁时执行耗时操作（如 I/O、网络请求）。
- 尽量使用 std::lock_guard 或 std::scoped_lock，避免手动调用 lock/unlock。
- const 成员函数若需加锁，应将 mutex 定义为 mutable。
基本上就这些。std::mutex 配合 std::lock_guard 提供了简单可靠的线程安全机制，是C++多线程编程的基石之一。
