C++11——RAII 锁封装类

C++ 并发编程中“封装锁机制的智能 RAII 类（Resource Acquisition Is Initialization）”是多线程安全的关键组件。它们的核心思想是：利用对象的构造和析构自动完成加锁与解锁，防止因忘记解锁导致的死锁或未定义行为。

一、std::lock_guard

特点：

• 构造时自动加锁；

• 析构时自动解锁；

• 无法手动解锁或延迟加锁；

• 性能最好（零开销封装）。

适合场景：
临界区短小、逻辑简单的加锁保护。

#include <mutex>std::mutex mtx;void safe_increment() {std::lock_guard<std::mutex> guard(mtx);// 临界区
}

二、std::unique_lock

项目里面用到

        std::unique_lock<std::mutex> lock(_mutex);

这行代码的作用是：

创建一个 std::unique_lock 对象 lock，并立即对 _mutex 进行加锁（lock）。

在 lock 对象的生命周期内，互斥量 _mutex 会保持上锁状态；当 lock 对象析构（超出作用域）时，互斥量会自动解锁（unlock）。

功能最强、最灵活的锁封装类。

特点：

• 可延迟加锁：std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx, std::defer_lock);

• 可提前解锁、重新上锁：lock.unlock(); lock.lock();

• 可与 std::condition_variable 配合；

• 支持所有权转移（可移动不可复制）。

适合场景：
需要灵活控制锁行为、等待条件变量时。

#include <mutex>
#include <condition_variable>std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;void wait_task() {std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);cv.wait(lock, [] { return ready; });  // 自动解锁、等待、再上锁
}

三、std::shared_lock

特点：

• 与 std::shared_mutex 或 std::shared_timed_mutex 搭配；

• 多个线程可同时持有 shared_lock 共享读；

• 写线程使用 unique_lock 独占访问 单独写；

• 支持延迟加锁、超时加锁、解锁重锁。

适合场景：
读多写少的共享数据（例如缓存或查询系统）。

#include <shared_mutex>std::shared_mutex smtx;void reader() {std::shared_lock<std::shared_mutex> lock(smtx);// 可并发读
}void writer() {std::unique_lock<std::shared_mutex> lock(smtx);// 独占写
}

四、std::scoped_lock（C++17）

同时锁多个互斥量的安全封装器。

特点：

• 可同时锁住多个 mutex；

• 自动采用防死锁策略；

• 析构时自动全部解锁；

• 不支持解锁再上锁。

适合场景：
函数中需要同时操作多个共享资源。

#include <mutex>std::mutex m1, m2;void safe_func() {std::scoped_lock lock(m1, m2);  // 同时加锁，防止死锁
}