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深入理解C++ Mutex（C++线程同步与std::mutex使用教程）

主机测评网
C++
2025-12-20
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在现代C++开发中，C++多线程编程已成为提升程序性能的重要手段。然而，多个线程同时访问共享资源时，容易引发数据竞争（Data Race）问题。为了解决这一难题，C++标准库提供了mutex（互斥锁）机制。本教程将带你从零开始，全面掌握C++ mutex的使用方法，即使你是编程小白，也能轻松上手。

什么是Mutex？

Mutex（Mutual Exclusion，互斥锁）是一种同步原语，用于保护共享资源，确保同一时间只有一个线程可以访问该资源。你可以把它想象成一把“钥匙”：谁拿到钥匙，谁就能进入“房间”（临界区），其他人必须在外面等待。

深入理解C++ Mutex（C++线程同步与std::mutex使用教程） C++ mutex C++线程同步 std::mutex使用教程 C++多线程编程第1张

C++中如何使用std::mutex？

C++11引入了<mutex>头文件，其中定义了std::mutex类。基本用法如下：

    #include <iostream>
    #include <thread>
    #include <mutex>
    
    std::mutex mtx; // 创建一个全局互斥锁
    int shared_counter = 0;
    
    void increment() {
        for (int i = 0; i < 10000; ++i) {
            mtx.lock(); // 加锁
            ++shared_counter;
            mtx.unlock(); // 解锁
        }
    }
    
    int main() {
        std::thread t1(increment);
        std::thread t2(increment);
    
        t1.join();
        t2.join();
    
        std::cout << "Final counter value: " << shared_counter << std::endl;
        return 0;
    }  

上面的代码创建了两个线程，它们都试图对shared_counter进行递增操作。通过mtx.lock()和mtx.unlock()，我们确保了每次只有一个线程能修改计数器，从而避免了数据竞争。

更安全的方式：使用lock_guard

手动调用lock()和unlock()容易出错，比如忘记解锁或在异常发生时未释放锁。C++推荐使用RAII（Resource Acquisition Is Initialization）技术，通过std::lock_guard自动管理锁的生命周期。

    void safe_increment() {
        for (int i = 0; i < 10000; ++i) {
            std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 自动加锁
            ++shared_counter;
            // 离开作用域时自动解锁
        }
    }  

使用lock_guard后，无论函数正常返回还是抛出异常，锁都会被正确释放，极大提高了代码的安全性。