超级好用的C++实用库之互斥锁

概述

互斥锁是一种用于多线程编程的同步机制，其主要目的是确保在并发执行环境中，同一时间内只有一个线程能够访问和修改共享资源。互斥锁的最基本功能是防止多个线程同时进入临界区（Critical Section），即一段需要独占执行的代码段。当一个线程获得互斥锁后，其他试图获取该锁的线程将被阻塞，直到拥有锁的线程释放了它。这样可以保证共享数据在任何给定时刻仅由一个线程修改，从而避免数据竞争和不一致的状态。

CHP_Mutex类

在Windows和Linux操作系统下，实现互斥锁的数据结构和系统API接口有所不同：Windows使用CRITICAL_SECTION，Linux使用pthread_mutex_t。为了实现跨平台的API接口调用，我们封装了CHP_Mutex类。CHP_Mutex类的头文件，可参考下面的示例代码。

#pragma once

#if defined _WIN32
    #include <WinSock2.h>
    #include <Windows.h>
#else
    #include <pthread.h>
#endif

class CHP_Mutex
{
public:
    CHP_Mutex();
    ~CHP_Mutex();

    void Lock();

    void Unlock();

    bool IsLocked();

private:
#if defined _WIN32
    CRITICAL_SECTION m_cs;
#else
    pthread_mutex_t m_cs;
#endif
};

CHP_Mutex类的公共接口有3个，下面分别进行介绍。

Lock：锁定资源。

Unlock：解锁资源。

IsLocked：判断是否被锁定。返回值为true表示被锁定，false表示未被锁定。

CHP_Lock类

直接使用CHP_Mutex类，有时候很容易漏写解锁资源的Unlock函数，从而导致资源一直无法释放。为了解决这个问题，我们可以利用面向对象技术对互斥锁进行封装，确保对象析构时，互斥锁肯定会被释放。基于这些考虑，我们封装了CHP_Lock类。CHP_Lock类的头文件，可参考下面的示例代码。

class CHP_Lock
{
public:
    CHP_Lock(CHP_Mutex &mutex);
    ~CHP_Lock();

private:
    CHP_Mutex &m_mutex;
};

CHP_Lock类只有一个构造函数和一个析构函数。在构造函数中，可以传入CHP_Mutex类型的互斥锁mutex。在析构函数中，我们会自动释放之前保存的互斥锁。

总结

在C++ 11中，我们可以通过RAII（Resource Acquisition Is Initialization）技术来安全地管理互斥锁。比如：使用std::lock_guard或std::unique_lock来自动管理互斥锁的生命周期，确保在离开作用域时，无论如何都会释放锁。总之，互斥锁是实现线程同步的关键工具之一，对于保证多线程程序的数据一致性、正确性和安全性至关重要。