C++ std::shared_mutex读写锁

时间:2022-05-28 龚建波人气:1

0.前言

读写锁把对共享资源的访问者划分成读者和写者，读者只对共享资源进行读访问，写者则需要对共享资源进行写操作。C++17开始，标准库提供了shared_mutex类（在这之前，可以使用boost的shared_mutex类或系统相关api）。和其他便于独占访问的互斥类型不同，shared_mutex 拥有两个访问级别：

共享：多个线程能共享同一互斥的所有权（如配合shared_lock）；
独占：仅有一个线程能占有互斥（如配合lock_guard、unique_lock）。

shared_mutex 通常用于多个读线程能同时访问同一资源而不导致数据竞争，但只有一个写线程能访问的情形。

1.认识std::shared_mutex

通过查看该类的接口（https://zh.cppreference.com/w/cpp/thread/shared_mutex），可以看到，该类除了互斥锁定接口，还提供了共享锁定接口。

lock() 锁定互斥。若另一线程已锁定互斥，则到 lock() 的调用将阻塞执行，直至获得锁。可以用 std::lock_guard 和 std::unique_lock 管理互斥锁定。
shared_lock() 获得互斥的共享所有权。若另一线程以排他性所有权保有互斥，则到 shared_lock() 的调用将阻塞执行，直到能取得共享所有权。若已以任何模式（排他性或共享）占有 mutex 的线程调用 shared_lock() ，则行为未定义。若多于实现定义最大数量的共享所有者已以共享模式锁定互斥，则 shared_lock() 阻塞执行，直至共享所有者的数量减少。所有者的最大数量保证至少为 10000 。可以用std::shared_lock管理共享锁定。

2.实例演示

这里直接借用在线手册上的例子：

#include <iostream>
//std::unique_lock
#include <mutex> 
#include <shared_mutex>
#include <thread>
 
class ThreadSafeCounter {
public:
    ThreadSafeCounter() = default;
 
    // 多个线程/读者能同时读计数器的值。
    unsigned int get() const {
        std::shared_lock<std::shared_mutex> lock(mutex_);
        return value_;
    }
 
    // 只有一个线程/写者能增加/写线程的值。
    void increment() {
        std::unique_lock<std::shared_mutex> lock(mutex_);
        value_++;
    }
 
    // 只有一个线程/写者能重置/写线程的值。
    void reset() {
        std::unique_lock<std::shared_mutex> lock(mutex_);
        value_ = 0;
    }
 
private:
    mutable std::shared_mutex mutex_;
    unsigned int value_ = 0;
};
 
int main() {
    ThreadSafeCounter counter;
 
    auto increment_and_print = [&counter]() {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            counter.increment();
            std::cout << std::this_thread::get_id() << '\t' << counter.get() << std::endl;
        }
    };
 
    std::thread thread1(increment_and_print);
    std::thread thread2(increment_and_print);
 
    thread1.join();
    thread2.join();
 
    system("pause");
    return 0;
}

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