原文出处：C++11并发指南一(C++11多线程初探)

C++11 自2011年已经发布以来快两年了，之前一直没怎么关注，直到最近几个月才看了一些 C++11 的新特性，今后几篇博客我都会写一些关于 C++11 的特性，算是记录一下自己学到的东西吧，和大家共勉。 相信 Linux 程序员都用过 Pthread, 但有了 C++11 的 std:thread以后，你可以在语言层面编写多线程程序了，直接的好处就是多线程程序的可移植性得到了很大的提高，所以作为一名 C++ 程序员，熟悉 C++11的多线程编程方式还是很有益处的。

引言

C++11 自2011年发布以来已经快两年了，之前一直没怎么关注，直到最近几个月才看了一些 C++11 的新特性，今后几篇博客我都会写一些关于 C++11的特性，算是记录一下自己学到的东西吧，和大家共勉。

相信 Linux 程序员都用过 Pthread, 但有了 C++11 的 std::thread以后，你可以在语言层面编写多线程程序了，直接的好处就是多线程程序的可移植性得到了很大的提高，所以作为一名 C++ 程序员，熟悉 C++11的多线程编程方式还是很有益处的。

如果你对 C++11 不太熟悉，建议先看看维基百科上关于 C++11 新特性的介绍，中文C++11介绍，英文C++11介绍，另外C++之父 Bjarne Stroustrup 的关于 C++11 的 FAQ 也是必看的，我也收集了一些关于C++11的资料，供大家查阅：

资料汇

好了，下面来说正题吧 ;-)

与 C++11 多线程相关的头文件

C++11 新标准中引入了四个头文件来支持多线程编程，他们分别是<atomic>,<thread>,<mutex>,<condition_variable>和<future>。

std::thread "Hello world"

下面是一个最简单的使用 std::thread 类的例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#include <iostream> // std::cout
#include <thread>   // std::thread

void thread_task() {
    std::cout << "hello thread" << std::endl;
}

/*
 * ===  FUNCTION  =========================================================
 *         Name:  main
 *  Description:  program entry routine.
 * ========================================================================
 */
int main(int argc, const char *argv[])
{
    std::thread t(thread_task);
    t.join();

    return EXIT_SUCCESS;
}  /* ----------  end of function main  ---------- */

Makefile 如下：

all:Thread

CC=g++
CPPFLAGS=-Wall -std=c++11 -ggdb
LDFLAGS=-pthread

Thread:Thread.o
    $(CC) $(LDFLAGS) -o $@ $^

Thread.o:Thread.cc
    $(CC) $(CPPFLAGS) -o $@ -c $^


.PHONY:
    clean

clean:
    rm Thread.o Thread

注意在 Linux GCC4.6 环境下，编译时需要加 -pthread，否则执行时会出现：

$ ./Thread
terminate called after throwing an instance of 'std::system_error'
  what():  Operation not permitted
Aborted (core dumped)

原因是 GCC 默认没有加载 pthread 库，据说在后续的版本中可以不用在编译时添加 -pthread 选项。

更多的有关 C++11 Concurrency 的介绍将在后续的一系列博客中写出，希望自己勤快一点吧 ;-)

原文出处：C++11并发指南二(std::thread 详解)

上一篇博客《C++11 并发指南一(C++11 多线程初探)》中只是提到了 std::thread的基本用法，并给出了一个最简单的例子，本文将稍微详细地介绍 std::thread 的用法。

上一篇博客《C++11 并发指南一(C++11多线程初探)》中只是提到了 std::thread的基本用法，并给出了一个最简单的例子，本文将稍微详细地介绍 std::thread 的用法。

std::thread 在 头文件中声明，因此使用 std::thread 时需要包含 头文件。

std::thread 构造

default (1) 
thread() noexcept;
initialization (2) 
template <class Fn, class... Args>
explicit thread (Fn&& fn, Args&&... args);
copy [deleted] (3) 
thread (const thread&) = delete;
move (4) 
thread (thread&& x) noexcept;

std::thread各种构造函数例子如下（参考）：

#include <iostream>
#include <utility>
#include <thread>
#include <chrono>
#include <functional>
#include <atomic>

void f1(int n)
{
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        std::cout << "Thread " << n << " executing\n";
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(10));
    }
}

void f2(int& n)
{
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        std::cout << "Thread 2 executing\n";
        ++n;
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(10));
    }
}

int main()
{
    int n = 0;
    std::thread t1; // t1 is not a thread
    std::thread t2(f1, n + 1); // pass by value
    std::thread t3(f2, std::ref(n)); // pass by reference
    std::thread t4(std::move(t3)); // t4 is now running f2(). t3 is no longer a thread
    t2.join();
    t4.join();
    std::cout << "Final value of n is " << n << '\n';
}

move 赋值操作

move (1) 
thread& operator= (thread&& rhs) noexcept;
copy [deleted] (2) 
thread& operator= (const thread&) = delete;

请看下面的例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#include <chrono>    // std::chrono::seconds
#include <iostream>  // std::cout
#include <thread>    // std::thread, std::this_thread::sleep_for

void thread_task(int n) {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(n));
    std::cout << "hello thread "
        << std::this_thread::get_id()
        << " paused " << n << " seconds" << std::endl;
}

/*
 * ===  FUNCTION  =========================================================
 *         Name:  main
 *  Description:  program entry routine.
 * ========================================================================
 */
int main(int argc, const char *argv[])
{
    std::thread threads[5];
    std::cout << "Spawning 5 threads...\n";
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        threads[i] = std::thread(thread_task, i + 1);
    }
    std::cout << "Done spawning threads! Now wait for them to join\n";
    for (auto& t: threads) {
        t.join();
    }
    std::cout << "All threads joined.\n";

    return EXIT_SUCCESS;
}  /* ----------  end of function main  ---------- */

其他成员函数

原文出处：C++11并发指南三(std::mutex详解)

上一篇《C++11 并发指南二(std::thread 详解)》中主要讲到了 std::thread 的一些用法，并给出了两个小例子，本文将介绍std::muetx 的用法。 Mutex 又称互斥量，C++ 11中与 Mutex 相关的类（包括锁类型）和函数都声明在 头文件中，所以如果你需要使用std::mutex，就必须包含 头文件。

上一篇《C++11 并发指南二(std::thread详解)》中主要讲到了 std::thread的一些用法，并给出了两个小例子，本文将介绍 std::mutex 的用法。

Mutex 又称互斥量，C++ 11中与 Mutex 相关的类（包括锁类型）和函数都声明在 头文件中，所以如果你需要使用std::mutex，就必须包含 头文件。

头文件介绍

Mutex 系列类(四种)

Lock 类（两种）

其他类型

函数

std::mutex 介绍

下面以 std::mutex 为例介绍 C++11 中的互斥量用法。

std::mutex 是C++11 中最基本的互斥量，std::mutex 对象提供了独占所有权的特性——即不支持递归地对 std::mutex 对象上锁，而 std::recursive_lock则可以递归地对互斥量对象上锁。

std::mutex 的成员函数

下面给出一个与 std::mutex的小例子（参考）

#include <iostream>       // std::cout
#include <thread>         // std::thread
#include <mutex>          // std::mutex

volatile int counter(0); // non-atomic counter
std::mutex mtx;           // locks access to counter

void attempt_10k_increases() {
    for (int i=0; i<10000; ++i) {
        if (mtx.try_lock()) {   // only increase if currently not locked:
            ++counter;
            mtx.unlock();
        }
    }
}

int main (int argc, const char* argv[]) {
    std::thread threads[10];
    for (int i=0; i<10; ++i)
        threads[i] = std::thread(attempt_10k_increases);

    for (auto& th : threads) th.join();
    std::cout << counter << " successful increases of the counter.\n";

    return 0;
}

std::recursive_mutex 介绍

std::recursive_mutex与 std::mutex 一样，也是一种可以被上锁的对象，但是和 std::mutex不同的是，std::recursive_mutex允许同一个线程对互斥量多次上锁（即递归上锁），来获得对互斥量对象的多层所有权，std::recursive_mutex释放互斥量时需要调用与该锁层次深度相同次数的 unlock()，可理解为 lock() 次数和 unlock()次数相同，除此之外，std::recursive_mutex的特性和 std::mutex 大致相同。

std::time_mutex 介绍

std::time_mutex比 std::mutex 多了两个成员函数，try_lock_for()，try_lock_until()。

try_lock_for函数接受一个时间范围，表示在这一段时间范围之内线程如果没有获得锁则被阻塞住（与 std::mutex 的try_lock()不同，try_lock如果被调用时没有获得锁则直接返回false），如果在此期间其他线程释放了锁，则该线程可以获得对互斥量的锁，如果超时（即在指定时间内还是没有获得锁），则返回 false。

try_lock_until函数则接受一个时间点作为参数，在指定时间点未到来之前线程如果没有获得锁则被阻塞住，如果在此期间其他线程释放了锁，则该线程可以获得对互斥量的锁，如果超时（即在指定时间内还是没有获得锁），则返回 false。

下面的小例子说明了std::time_mutex的用法（参考）。

#include <iostream>       // std::cout
#include <chrono>         // std::chrono::milliseconds
#include <thread>         // std::thread
#include <mutex>          // std::timed_mutex

std::timed_mutex mtx;

void fireworks() {
  // waiting to get a lock: each thread prints "-" every 200ms:
  while (!mtx.try_lock_for(std::chrono::milliseconds(200))) {
    std::cout << "-";
  }
  // got a lock! - wait for 1s, then this thread prints "*"
  std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000));
  std::cout << "*\n";
  mtx.unlock();
}

int main ()
{
  std::thread threads[10];
  // spawn 10 threads:
  for (int i=0; i<10; ++i)
    threads[i] = std::thread(fireworks);

  for (auto& th : threads) th.join();

  return 0;
}

std::recursive_timed_mutex 介绍

和std:recursive_mutex与 std::mutex 的关系一样，std::recursive_timed_mutex的特性也可以从std::timed_mutex推导出来，感兴趣的同鞋可以自行查阅。 ;-)

std::lock_guard 介绍

与 Mutex RAII相关，方便线程对互斥量上锁。例子（参考）:

#include <iostream>       // std::cout
#include <thread>         // std::thread
#include <mutex>          // std::mutex, std::lock_guard
#include <stdexcept>      // std::logic_error

std::mutex mtx;

void print_even (int x) {
    if (x%2==0) std::cout << x << " is even\n";
    else throw (std::logic_error("not even"));
}

void print_thread_id (int id) {
    try {
        // using a local lock_guard to lock mtx guarantees unlocking on destruction / exception:
        std::lock_guard<std::mutex> lck (mtx);
        print_even(id);
    }
    catch (std::logic_error&) {
        std::cout << "[exception caught]\n";
    }
}

int main ()
{
    std::thread threads[10];
    // spawn 10 threads:
    for (int i=0; i<10; ++i)
        threads[i] = std::thread(print_thread_id,i+1);

    for (auto& th : threads) th.join();

    return 0;
}

std::unique_lock 介绍

与 Mutex RAII 相关，方便线程对互斥量上锁，但提供了更好的上锁和解锁控制。例子（参考）：

#include <iostream>       // std::cout
#include <thread>         // std::thread
#include <mutex>          // std::mutex, std::unique_lock

std::mutex mtx;           // mutex for critical section

void print_block (int n, char c) {
    // critical section (exclusive access to std::cout signaled by lifetime of lck):
    std::unique_lock<std::mutex> lck (mtx);
    for (int i=0; i<n; ++i) {
        std::cout << c;
    }
    std::cout << '\n';
}

int main ()
{
    std::thread th1 (print_block,50,'*');
    std::thread th2 (print_block,50,'$');

    th1.join();
    th2.join();

    return 0;
}

好了，本文暂时讲到这里，还剩下std::try_lock，std::lock，std::call_once三个函数没有讲到，留在下一篇博客中讲吧 ;-)

原文出处：C++11并发指南三(Lock详解)

在 《C++11 并发指南三(std::mutex 详解)》一文中我们主要介绍了 C++11 标准中的互斥量(Mutex)，并简单介绍了一下两种锁类型。本节将详细介绍一下 C++11 标准的的锁类型。

在 《C++11 并发指南三(std::mutex详解)》一文中我们主要介绍了 C++11 标准中的互斥量(Mutex)，并简单介绍了一下两种锁类型。本节将详细介绍一下 C++11 标准的锁类型。

C++11 标准为我们提供了两种基本的锁类型，分别如下：

另外还提供了几个与锁类型相关的 Tag 类，分别如下:

struct adopt_lock_t {};

该类型的常量对象adopt_lock（adopt_lock 是一个常量对象，定义如下：

constexpr adopt_lock_t adopt_lock {};，``// constexpr 是 C++11 中的新关键字）

通常作为参数传入给 unique_lock 或 lock_guard 的构造函数。

struct defer_lock_t {};

该类型的常量对象defer_lock（defer_lock是一个常量对象，定义如下：

constexpr defer_lock_t defer_lock {};，``// constexpr 是 C++11 中的新关键字）

通常作为参数传入给 unique_lock 或 lock_guard 的构造函数。

struct try_to_lock_t {};

该类型的常量对象try_to_lock（try_to_lock是一个常量对象，定义如下：

constexpr try_to_lock_t try_to_lock {};，``// constexpr 是 C++11 中的新关键字）

通常作为参数传入给unique_lock或lock_guard的构造函数。后面我们会详细介绍以上三种 Tag 类型在配合lock_gurad与unique_lock使用时的区别。

std::lock_guard 介绍

std::lock_gurad是 C++11 中定义的模板类。定义如下：

template <``class Mutex> ``class lock_guard;

lock_guard对象通常用于管理某个锁(Lock)对象，因此与 Mutex RAII 相关，方便线程对互斥量上锁，即在某个lock_guard对象的声明周期内，它所管理的锁对象会一直保持上锁状态；而lock_guard的生命周期结束之后，它所管理的锁对象会被解锁(注：类似shared_ptr`等智能指针管理动态分配的内存资源 )。

模板参数 Mutex 代表互斥量类型，例如 std::mutex 类型，它应该是一个基本的 BasicLockable 类型，标准库中定义几种基本的BasicLockable 类型，分别std::mutex, std::recursive_mutex, std::timed_mutex，std::recursive_timed_mutex (以上四种类型均已在上一篇博客中介绍)以及std::unique_lock(本文后续会介绍std::unique_lock)。(注：BasicLockable 类型的对象只需满足两种操作，lock 和 unlock，另外还有 Lockable 类型，在 BasicLockable 类型的基础上新增了try_lock操作，因此一个满足 Lockable 的对象应支持三种操作：lock，unlock 和try_lock；最后还有一种 TimedLockable 对象，在 Lockable类型的基础上又新增了try_lock_for和try_lock_until两种操作，因此一个满足 TimedLockable的对象应支持五种操作：lock, unlock, try_lock, try_lock_for, try_lock_until)。

在lock_guard对象构造时，传入的 Mutex 对象(即它所管理的 Mutex 对象)会被当前线程锁住。在lock_guard对象被析构时，它所管理的 Mutex 对象会自动解锁，由于不需要程序员手动调用 lock 和 unlock 对 Mutex进行上锁和解锁操作，因此这也是最简单安全的上锁和解锁方式，尤其是在程序抛出异常后先前已被上锁的 Mutex 对象可以正确进行解锁操作，极大地简化了程序员编写与 Mutex 相关的异常处理代码。

值得注意的是，lock_guard对象并不负责管理 Mutex 对象的生命周期，lock_guard对象只是简化了 Mutex 对象的上锁和解锁操作，方便线程对互斥量上锁，即在某个lock_guard对象的声明周期内，它所管理的锁对象会一直保持上锁状态；而lock_guard的生命周期结束之后，它所管理的锁对象会被解锁。

std::lock_guard 构造函数

lock_guard 构造函数如下表所示：

locking (1) 
explicit lock_guard (mutex_type& m);
adopting (2) 
lock_guard (mutex_type& m, adopt_lock_t tag);
copy [deleted](3) 
lock_guard (const lock_guard&) = delete;

  1. locking 初始化

    • lock_guard 对象管理 Mutex 对象 m，并在构造时对 m 进行上锁（调用 m.lock()）。

  2. adopting初始化

    • lock_guard 对象管理 Mutex 对象 m，与 locking 初始化(1) 不同的是， Mutex 对象 m 已被当前线程锁住。

  3. 拷贝构造

    • lock_guard 对象的拷贝构造和移动构造(move construction)均被禁用，因此 lock_guard 对象不可被拷贝构造或移动构造。

我们来看一个简单的例子(参考)：

#include <iostream>       // std::cout
#include <thread>         // std::thread
#include <mutex>          // std::mutex, std::lock_guard, std::adopt_lock

std::mutex mtx;           // mutex for critical section

void print_thread_id (int id) {
  mtx.lock();
  std::lock_guard<std::mutex> lck(mtx, std::adopt_lock);
  std::cout << "thread #" << id << '\n';
}

int main ()
{
  std::thread threads[10];
  // spawn 10 threads:
  for (int i=0; i<10; ++i)
    threads[i] = std::thread(print_thread_id,i+1);

  for (auto& th : threads) th.join();

  return 0;
}

在print_thread_id中，我们首先对 mtx 进行上锁操作(mtx.lock();)，然后用 mtx 对象构造一个lock_guard对象(std::lock_guard<std::mutex> lck(mtx, std::adopt_lock);)，注意此时 Tag 参数为std::adopt_lock，表明当前线程已经获得了锁，此后 mtx 对象的解锁操作交由lock_guard对象 lck 来管理，在 lck 的生命周期结束之后，mtx 对象会自动解锁。

lock_guard最大的特点就是安全易于使用，请看下面例子(参考)，在异常抛出的时候通过lock_guard对象管理的 Mutex 可以得到正确地解锁。

#include <iostream>       // std::cout
#include <thread>         // std::thread
#include <mutex>          // std::mutex, std::lock_guard
#include <stdexcept>      // std::logic_error

std::mutex mtx;

void print_even (int x) {
  if (x%2==0) std::cout << x << " is even\n";
  else throw (std::logic_error("not even"));
}

void print_thread_id (int id) {
  try {
    // using a local lock_guard to lock mtx guarantees unlocking on destruction / exception:
    std::lock_guard<std::mutex> lck (mtx);
    print_even(id);
  }
  catch (std::logic_error&) {
    std::cout << "[exception caught]\n";
  }
}

int main ()
{
  std::thread threads[10];
  // spawn 10 threads:
  for (int i=0; i<10; ++i)
    threads[i] = std::thread(print_thread_id,i+1);

  for (auto& th : threads) th.join();

  return 0;
}

std::unique_lock 介绍

但是 lock_guard最大的缺点也是简单，没有给程序员提供足够的灵活度，因此，C++11 标准中定义了另外一个与 Mutex RAII 相关类unique_lock，该类与lock_guard类相似，也很方便线程对互斥量上锁，但它提供了更好的上锁和解锁控制。

顾名思义，unique_lock对象以独占所有权的方式（ unique owership）管理 mutex 对象的上锁和解锁操作，所谓独占所有权，就是没有其他的unique_lock对象同时拥有某个 mutex 对象的所有权。

在构造(或移动(move)赋值)时，unique_lock对象需要传递一个 Mutex 对象作为它的参数，新创建的unique_lock对象负责传入的Mutex 对象的上锁和解锁操作。

std::unique_lock对象也能保证在其自身析构时它所管理的 Mutex 对象能够被正确地解锁（即使没有显式地调用 unlock 函数）。因此，和lock_guard一样，这也是一种简单而又安全的上锁和解锁方式，尤其是在程序抛出异常后先前已被上锁的 Mutex对象可以正确进行解锁操作，极大地简化了程序员编写与 Mutex 相关的异常处理代码。

值得注意的是，unique_lock对象同样也不负责管理 Mutex 对象的生命周期，unique_lock对象只是简化了 Mutex 对象的上锁和解锁操作，方便线程对互斥量上锁，即在某个unique_lock对象的声明周期内，它所管理的锁对象会一直保持上锁状态；而unique_lock的生命周期结束之后，它所管理的锁对象会被解锁，这一点和lock_guard类似，但unique_lock给程序员提供了更多的自由，我会在下面的内容中给大家介绍unique_lock的用法。

另外，与lock_guard一样，模板参数 Mutex 代表互斥量类型，例如 std::mutex 类型，它应该是一个基本的 BasicLockable类型，标准库中定义几种基本的 BasicLockable 类型，分别 std::mutex, std::recursive_mutex,std::timed_mutex，std::recursive_timed_mutex(以上四种类型均已在上一篇博客中介绍)以及std::unique_lock(本文后续会介绍 std::unique_lock)。(注：BasicLockable 类型的对象只需满足两种操作，lock 和 unlock，另外还有 Lockable 类型，在 BasicLockable 类型的基础上新增了try_lock操作，因此一个满足Lockable 的对象应支持三种操作：lock，unlock 和try_lock；最后还有一种 TimedLockable 对象，在 Lockable类型的基础上又新增了try_lock_for和try_lock_until两种操作，因此一个满足 TimedLockable的对象应支持五种操作：lock, unlock, try_lock, try_lock_for, try_lock_until)。

std::unique_lock 构造函数

std::unique_lock的构造函数的数目相对来说比 std::lock_guard多，其中一方面也是因为std::unique_lock更加灵活，从而在构造std::unique_lock对象时可以接受额外的参数。总地来说，std::unique_lock构造函数如下：

default (1) 
unique_lock() noexcept;
locking (2) 
explicit unique_lock(mutex_type& m);
try-locking (3) 
unique_lock(mutex_type& m, try_to_lock_t tag);
deferred (4) 
unique_lock(mutex_type& m, defer_lock_t tag) noexcept;
adopting (5) 
unique_lock(mutex_type& m, adopt_lock_t tag);
locking for (6) 
template <class Rep, class Period>
unique_lock(mutex_type& m, const chrono::duration<Rep,Period>& rel_time);
locking until (7) 
template <class Clock, class Duration>
unique_lock(mutex_type& m, const chrono::time_point<Clock,Duration>& abs_time);
copy [deleted] (8) 
unique_lock(const unique_lock&) = delete;
move (9) 
unique_lock(unique_lock&& x);

下面我们来分别介绍以上各个构造函数：

(1) 默认构造函数

新创建的`unique_lock`对象不管理任何 Mutex 对象。

(2) locking 初始化

新创建的`unique_lock`对象管理 Mutex 对象 m，并尝试调用 m.lock() 对 Mutex 对象进行上锁，如果此时另外某个`unique_lock`对象已经管理了该 Mutex 对象 m，则当前线程将会被阻塞。

(3) try-locking 初始化

新创建的 unique_lock 对象管理 Mutex 对象 m，并尝试调用`m.try_lock()`对 Mutex 对象进行上锁，但如果上锁不成功，并不会阻塞当前线程。

(4) deferred 初始化

新创建的`unique_lock`对象管理 Mutex 对象 m，但是在初始化的时候并不锁住 Mutex 对象。 m 应该是一个没有当前线程锁住的 Mutex 对象。

(5) adopting 初始化

新创建的`unique_lock`对象管理 Mutex 对象 m， m 应该是一个已经被当前线程锁住的 Mutex 对象。(并且当前新创建的 `unique_lock`对象拥有对锁(Lock)的所有权)。

(6) locking 一段时间(duration)

新创建的`unique_lock`对象管理 Mutex 对象 m，并试图通过调用 m.try_lock_for(rel_time) 来锁住 Mutex 对象一段时间(`rel_time`)。

(7) locking 直到某个时间点(time point)

新创建的`unique_lock`对象管理 Mutex 对象m，并试图通过调用`m.try_lock_until(abs_time)`来在某个时间点(`abs_time`)之前锁住 Mutex 对象。

(8) 拷贝构造 [被禁用]

`unique_lock`对象不能被拷贝构造。

(9) 移动(move)构造

新创建的`unique_lock`对象获得了由 x 所管理的 Mutex 对象的所有权(包括当前 Mutex 的状态)。调用 move 构造之后， x 对象如同通过默认构造函数所创建的，就不再管理任何 Mutex 对象了。

综上所述，由 (2) 和 (5) 创建的unique_lock对象通常拥有 Mutex 对象的锁。而通过 (1) 和 (4) 创建的则不会拥有锁。通过 (3)，(6) 和 (7) 创建的unique_lock对象，则在 lock 成功时获得锁。

关于unique_lock 的构造函数，请看下面例子(参考)：

#include <iostream>       // std::cout
#include <thread>         // std::thread
#include <mutex>          // std::mutex, std::lock, std::unique_lock
                          // std::adopt_lock, std::defer_lock
std::mutex foo,bar;

void task_a () {
  std::lock (foo,bar);         // simultaneous lock (prevents deadlock)
  std::unique_lock<std::mutex> lck1 (foo,std::adopt_lock);
  std::unique_lock<std::mutex> lck2 (bar,std::adopt_lock);
  std::cout << "task a\n";
  // (unlocked automatically on destruction of lck1 and lck2)
}

void task_b () {
  // foo.lock(); bar.lock(); // replaced by:
  std::unique_lock<std::mutex> lck1, lck2;
  lck1 = std::unique_lock<std::mutex>(bar,std::defer_lock);
  lck2 = std::unique_lock<std::mutex>(foo,std::defer_lock);
  std::lock (lck1,lck2);       // simultaneous lock (prevents deadlock)
  std::cout << "task b\n";
  // (unlocked automatically on destruction of lck1 and lck2)
}


int main ()
{
  std::thread th1 (task_a);
  std::thread th2 (task_b);

  th1.join();
  th2.join();

  return 0;
}

std::unique_lock 移动(move assign)赋值操作

std::unique_lock支持移动赋值(move assignment)，但是普通的赋值被禁用了，

move (1) 
unique_lock& operator= (unique_lock&& x) noexcept;
copy [deleted] (2) 
unique_lock& operator= (const unique_lock&) = delete;

移动赋值(move assignment)之后，由 x 所管理的 Mutex 对象及其状态将会被新的std::unique_lock对象取代。

如果被赋值的对象之前已经获得了它所管理的 Mutex 对象的锁，则在移动赋值(move assignment)之前会调用 unlock函数释放它所占有的锁。

调用移动赋值(move assignment)之后， x 对象如同通过默认构造函数所创建的，也就不再管理任何 Mutex 对象了。请看下面例子(参考)：

#include <iostream>       // std::cout
#include <thread>         // std::thread
#include <mutex>          // std::mutex, std::unique_lock

std::mutex mtx;           // mutex for critical section

void print_fifty (char c) {
  std::unique_lock<std::mutex> lck;         // default-constructed
  lck = std::unique_lock<std::mutex>(mtx);  // move-assigned
  for (int i=0; i<50; ++i) { std::cout << c; }
  std::cout << '\n';
}

int main ()
{
  std::thread th1 (print_fifty,'*');
  std::thread th2 (print_fifty,'$');

  th1.join();
  th2.join();

  return 0;
}

std::unique_lock 主要成员函数

本节我们来看看std::unique_lock的主要成员函数。由于std::unique_lock比std::lock_guard操作灵活，因此它提供了更多成员函数。具体分类如下：

  1. 上锁/解锁操作：lock，try_lock，try_lock_for，try_lock_until **和** unlock**
  2. 修改操作：移动赋值(move assignment)(前面已经介绍过了)，交换(swap)（与另一个 std::unique_lock 对象交换它们所管理的 Mutex 对象的所有权），释放(release)（返回指向它所管理的 Mutex 对象的指针，并释放所有权）
  3. 获取属性操作：owns_lock（返回当前 std::unique_lock 对象是否获得了锁）、operator bool()（与 owns_lock 功能相同，返回当前 std::unique_lock 对象是否获得了锁）、mutex（返回当前 std::unique_lock 对象所管理的 Mutex 对象的指针）。

std::unique_lock::lock请看下面例子(参考)：

上锁操作，调用它所管理的 Mutex 对象的 lock 函数。如果在调用 Mutex 对象的 lock 函数时该 Mutex 对象已被另一线程锁住，则当前线程会被阻塞，直到它获得了锁。

该函数返回时，当前的unique_lock对象便拥有了它所管理的 Mutex 对象的锁。如果上锁操作失败，则抛出 system_error 异常。

// unique_lock::lock/unlock
#include <iostream>       // std::cout
#include <thread>         // std::thread
#include <mutex>          // std::mutex, std::unique_lock, std::defer_lock

std::mutex mtx;           // mutex for critical section

void print_thread_id (int id) {
  std::unique_lock<std::mutex> lck (mtx,std::defer_lock);
  // critical section (exclusive access to std::cout signaled by locking lck):
  lck.lock();
  std::cout << "thread #" << id << '\n';
  lck.unlock();
}

int main ()
{
  std::thread threads[10];
  // spawn 10 threads:
  for (int i=0; i<10; ++i)
    threads[i] = std::thread(print_thread_id,i+1);

  for (auto& th : threads) th.join();

  return 0;
}

std::unique_lock::try_lock

上锁操作，调用它所管理的 Mutex 对象的 try_lock 函数，如果上锁成功，则返回 true，否则返回 false。

请看下面例子(参考)：

#include <iostream>       // std::cout
#include <vector>         // std::vector
#include <thread>         // std::thread
#include <mutex>          // std::mutex, std::unique_lock, std::defer_lock

std::mutex mtx;           // mutex for critical section

void print_star () {
  std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx,std::defer_lock);
  // print '*' if successfully locked, 'x' otherwise: 
  if (lck.try_lock())
    std::cout << '*';
  else                    
    std::cout << 'x';
}

int main ()
{
  std::vector<std::thread> threads;
  for (int i=0; i<500; ++i)
    threads.emplace_back(print_star);

  for (auto& x: threads) x.join();

  return 0;
}

std::unique_lock::try_lock_for

上锁操作，调用它所管理的 Mutex 对象的 try_lock_for 函数，如果上锁成功，则返回 true，否则返回 false。

请看下面例子(参考)：

#include <iostream>       // std::cout
#include <chrono>         // std::chrono::milliseconds
#include <thread>         // std::thread
#include <mutex>          // std::timed_mutex, std::unique_lock, std::defer_lock

std::timed_mutex mtx;

void fireworks () {
  std::unique_lock<std::timed_mutex> lck(mtx,std::defer_lock);
  // waiting to get a lock: each thread prints "-" every 200ms:
  while (!lck.try_lock_for(std::chrono::milliseconds(200))) {
    std::cout << "-";
  }
  // got a lock! - wait for 1s, then this thread prints "*"
  std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000));
  std::cout << "*\n";
}

int main ()
{
  std::thread threads[10];
  // spawn 10 threads:
  for (int i=0; i<10; ++i)
    threads[i] = std::thread(fireworks);

  for (auto& th : threads) th.join();

  return 0;
}

std::unique_lock::try_lock_until

上锁操作，调用它所管理的 Mutex 对象的 try_lock_for 函数，如果上锁成功，则返回 true，否则返回 false。

请看下面例子(参考)：

#include <iostream>       // std::cout
#include <chrono>         // std::chrono::milliseconds
#include <thread>         // std::thread
#include <mutex>          // std::timed_mutex, std::unique_lock, std::defer_lock

std::timed_mutex mtx;

void fireworks () {
  std::unique_lock<std::timed_mutex> lck(mtx,std::defer_lock);
  // waiting to get a lock: each thread prints "-" every 200ms:
  while (!lck.try_lock_for(std::chrono::milliseconds(200))) {
    std::cout << "-";
  }
  // got a lock! - wait for 1s, then this thread prints "*"
  std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000));
  std::cout << "*\n";
}

int main ()
{
  std::thread threads[10];
  // spawn 10 threads:
  for (int i=0; i<10; ++i)
    threads[i] = std::thread(fireworks);

  for (auto& th : threads) th.join();

  return 0;
}

std::unique_lock::unlock

解锁操作，调用它所管理的 Mutex 对象的 unlock 函数。

请看下面例子(参考)：

#include <iostream>       // std::cout
#include <thread>         // std::thread
#include <mutex>          // std::mutex, std::unique_lock, std::defer_lock

std::mutex mtx;           // mutex for critical section

void print_thread_id (int id) {
  std::unique_lock<std::mutex> lck (mtx,std::defer_lock);
  // critical section (exclusive access to std::cout signaled by locking lck):
  lck.lock();
  std::cout << "thread #" << id << '\n';
  lck.unlock();
}

int main ()
{
  std::thread threads[10];
  // spawn 10 threads:
  for (int i=0; i<10; ++i)
    threads[i] = std::thread(print_thread_id,i+1);

  for (auto& th : threads) th.join();

  return 0;
}

std::unique_lock::release

返回指向它所管理的 Mutex 对象的指针，并释放所有权。

请看下面例子(参考)：

#include <iostream>       // std::cout
#include <vector>         // std::vector
#include <thread>         // std::thread
#include <mutex>          // std::mutex, std::unique_lock

std::mutex mtx;
int count = 0;

void print_count_and_unlock (std::mutex* p_mtx) {
  std::cout << "count: " << count << '\n';
  p_mtx->unlock();
}

void task() {
  std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
  ++count;
  print_count_and_unlock(lck.release());
}

int main ()
{
  std::vector<std::thread> threads;
  for (int i=0; i<10; ++i)
    threads.emplace_back(task);

  for (auto& x: threads) x.join();

  return 0;
}

std::unique_lock::owns_lock

返回当前 std::unique_lock 对象是否获得了锁。

请看下面例子(参考)：

#include <iostream>       // std::cout
#include <vector>         // std::vector
#include <thread>         // std::thread
#include <mutex>          // std::mutex, std::unique_lock, std::try_to_lock

std::mutex mtx;           // mutex for critical section

void print_star () {
  std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx,std::try_to_lock);
  // print '*' if successfully locked, 'x' otherwise: 
  if (lck.owns_lock())
    std::cout << '*';
  else                    
    std::cout << 'x';
}

int main ()
{
  std::vector<std::thread> threads;
  for (int i=0; i<500; ++i)
    threads.emplace_back(print_star);

  for (auto& x: threads) x.join();

  return 0;
}

std::unique_lock::operator bool()

与 owns_lock 功能相同，返回当前 std::unique_lock 对象是否获得了锁。

请看下面例子(参考)：

#include <iostream>       // std::cout
#include <vector>         // std::vector
#include <thread>         // std::thread
#include <mutex>          // std::mutex, std::unique_lock, std::try_to_lock

std::mutex mtx;           // mutex for critical section

void print_star () {
  std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx,std::try_to_lock);
  // print '*' if successfully locked, 'x' otherwise: 
  if (lck)
    std::cout << '*';
  else                    
    std::cout << 'x';
}

int main ()
{
  std::vector<std::thread> threads;
  for (int i=0; i<500; ++i)
    threads.emplace_back(print_star);

  for (auto& x: threads) x.join();

  return 0;
}

std::unique_lock::mutex

返回当前 std::unique_lock 对象所管理的 Mutex 对象的指针。

请看下面例子(参考)：

#include <iostream>       // std::cout
#include <thread>         // std::thread
#include <mutex>          // std::mutex, std::unique_lock, std::defer_lock

class MyMutex : public std::mutex {
  int _id;
public:
  MyMutex (int id) : _id(id) {}
  int id() {return _id;}
};

MyMutex mtx (101);

void print_ids (int id) {
  std::unique_lock<MyMutex> lck (mtx);
  std::cout << "thread #" << id << " locked mutex " << lck.mutex()->id() << '\n';
}

int main ()
{
  std::thread threads[10];
  // spawn 10 threads:
  for (int i=0; i<10; ++i)
    threads[i] = std::thread(print_ids,i+1);

  for (auto& th : threads) th.join();

  return 0;
}

好了，本文先介绍到这里，我们基本上介绍完了 C++11 多线程编程中两种最基本的锁类型，后面我会继续更新有关 C++11并发编程的博客，希望感兴趣的同学继续关注 ;-)