http://www.cnblogs.com/haippy/p/3346477.html
struct
defer_lock_t {};
該類型的常量對象 defer_lock（defer_lock 是一個常量對象
std::lock_guard 介紹
std::lock_gurad 是 C++11 中定義的模板類。定義如下：
template <class Mutex> class lock_guard;
lock_guard 對象通常用於管理某個鎖(Lock)對象，因此與 Mutex RAII 相關，方便線程對互斥量上鎖，即在某個 lock_guard 對象的聲明周期內，它所管理的鎖對象會一直保持上鎖狀態；
而 lock_guard 的生命周期結束之后，它所管理的鎖對象會被解鎖(注：類似 shared_ptr 等智能指針管理動態分配的內存資源 )。
模板參數 Mutex 代表互斥量類型，例如 std::mutex 類型，它應該是一個基本的 BasicLockable 類型，標准庫中定義幾種基本的 BasicLockable 類型，
分別 std::mutex, std::recursive_mutex, std::timed_mutex，std::recursive_timed_mutex (以上四種類型均已在上一篇博客中介紹)以及 std::unique_lock(本文后續會介紹 std::unique_lock)。
(注：BasicLockable 類型的對象只需滿足兩種操作，lock 和 unlock，另外還有 Lockable 類型，在 BasicLockable 類型的基礎上新增了 try_lock 操作，
因此一個滿足 Lockable 的對象應支持三種操作：lock，unlock 和 try_lock；最后還有一種 TimedLockable 對象，在 Lockable 類型的基礎上又新增了 try_lock_for 和 try_lock_until 兩種操作，
因此一個滿足 TimedLockable 的對象應支持五種操作：lock, unlock, try_lock, try_lock_for, try_lock_until)。
在 lock_guard 對象構造時，傳入的 Mutex 對象(即它所管理的 Mutex 對象)會被當前線程鎖住。在lock_guard 對象被析構時，它所管理的 Mutex 對象會自動解鎖，
由於不需要程序員手動調用 lock 和 unlock 對 Mutex 進行上鎖和解鎖操作，因此這也是最簡單安全的上鎖和解鎖方式，尤其是在程序拋出異常后先前已被上鎖的 Mutex 對象可以正確進行解鎖操作，
極大地簡化了程序員編寫與 Mutex 相關的異常處理代碼。
值得注意的是，lock_guard 對象並不負責管理 Mutex 對象的生命周期，lock_guard 對象只是簡化了 Mutex 對象的上鎖和解鎖操作，方便線程對互斥量上鎖，
即在某個 lock_guard 對象的聲明周期內，它所管理的鎖對象會一直保持上鎖狀態；而 lock_guard 的生命周期結束之后，它所管理的鎖對象會被解鎖。
std::lock_guard 構造函數
lock_guard 構造函數如下表所示：
| 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; |
- locking 初始化
- lock_guard 對象管理 Mutex 對象 m，並在構造時對 m 進行上鎖（調用 m.lock()）。
- adopting初始化
- lock_guard 對象管理 Mutex 對象 m，與 locking 初始化(1) 不同的是， Mutex 對象 m 已被當前線程鎖住。
- 拷貝構造
- lock_guard 對象的拷貝構造和移動構造(move construction)均被禁用，因此 lock_guard 對象不可被拷貝構造或移動構造。
我們來看一個簡單的例子http://www.cplusplus.com/reference/mutex/lock_guard/lock_guard/
#include <QCoreApplication> #include <thread> // std::thread #include <mutex> // std::mutex, std::lock_guard #include <stdexcept> // std::logic_error #include <iostream> #include <chrono> std::mutex mtx; 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(int argc, char *argv[]) { QCoreApplication a(argc, argv); 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 a.exec(); }
Possible output (order of lines may vary, but they are never intermingled):
thread #1 thread #2 thread #3 thread #4 thread #5 thread #6 thread #7 thread #8 thread #9 thread #10
在 print_thread_id 中，我們首先對 mtx 進行上鎖操作(mtx.lock();)，然后用 mtx 對象構造一個 lock_guard 對象(std::lock_guard<std::mutex> lck(mtx, std::adopt_lock);)，
注意此時 Tag 參數為 std::adopt_lock，表明當前線程已經獲得了鎖，此后 mtx 對象的解鎖操作交由 lock_guard 對象 lck 來管理，在 lck 的生命周期結束之后，mtx 對象會自動解鎖。
lock_guard 最大的特點就是安全易於使用，請看下面例子，在異常拋出的時候通過 lock_guard 對象管理的 Mutex 可以得到正確地解鎖。
#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 介紹
但是 lock_guard 最大的缺點也是簡單，沒有給程序員提供足夠的靈活度，因此，C++11 標准中定義了另外一個與 Mutex RAII 相關類 unique_lock，該類與 lock_guard 類相似，
也很方便線程對互斥量上鎖，但它提供了更好的上鎖和解鎖控制。
顧名思義，unique_lock 對象以獨占所有權的方式（ unique owership）管理 mutex 對象的上鎖和解鎖操作，所謂獨占所有權，就是沒有其他的 unique_lock 對象同時擁有某個 mutex 對象的所有權。
在構造(或移動(move)賦值)時，unique_lock 對象需要傳遞一個 Mutex 對象作為它的參數，新創建的 unique_lock 對象負責傳入的 Mutex 對象的上鎖和解鎖操作。
std::unique_lock 對象也能保證在其自身析構時它所管理的 Mutex 對象能夠被正確地解鎖（即使沒有顯式地調用 unlock 函數）。
因此，和 lock_guard 一樣，這也是一種簡單而又安全的上鎖和解鎖方式，尤其是在程序拋出異常后先前已被上鎖的 Mutex 對象可以正確進行解鎖操作，極大地簡化了程序員編寫與 Mutex 相關的異常處理代碼。
值得注意的是，unique_lock 對象同樣也不負責管理 Mutex 對象的生命周期，unique_lock 對象只是簡化了 Mutex 對象的上鎖和解鎖操作，方便線程對互斥量上鎖，即在某個 unique_lock 對象的聲明周期內，
它所管理的鎖對象會一直保持上鎖狀態；而 unique_lock 的生命周期結束之后，它所管理的鎖對象會被解鎖，這一點和 lock_guard 類似，但 unique_lock 給程序員提供了更多的自由
std::unique_lock 構造函數
std::unique_lock 的構造函數的數目相對來說比 std::lock_guard 多，其中一方面也是因為 std::unique_lock 更加靈活，從而在構造 std::unique_lock 對象時可以接受額外的參數。總地來說，std::unique_lock 構造函數如下：
| 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); |
下面我們來分別介紹以上各個構造函數：
- (1) 默認構造函數
- 新創建的 unique_lock 對象不管理任何 Mutex 對象。
- (2) locking 初始化
- 新創建的 unique_lock 對象管理 Mutex 對象 m，並嘗試調用 m.lock() 對 Mutex 對象進行上鎖，如果此時另外某個 unique_lock 對象已經管理了該 Mutex 對象 m，則當前線程將會被阻塞。
- (3) try-locking 初始化
- 新創建的 unique_lock 對象管理 Mutex 對象 m，並嘗試調用 m.try_lock() 對 Mutex 對象進行上鎖，但如果上鎖不成功，並不會阻塞當前線程。
- (4) deferred 初始化
- 新創建的 unique_lock 對象管理 Mutex 對象 m，但是在初始化的時候並不鎖住 Mutex 對象。 m 應該是一個沒有當前線程鎖住的 Mutex 對象。
- (5) adopting 初始化
- 新創建的 unique_lock 對象管理 Mutex 對象 m， m 應該是一個已經被當前線程鎖住的 Mutex 對象。(並且當前新創建的 unique_lock 對象擁有對鎖(Lock)的所有權)。
- (6) locking 一段時間(duration)
- 新創建的 unique_lock 對象管理 Mutex 對象 m，並試圖通過調用 m.try_lock_for(rel_time) 來鎖住 Mutex 對象一段時間(rel_time)。
- (7) locking 直到某個時間點(time point)
- 新創建的 unique_lock 對象管理 Mutex 對象m，並試圖通過調用 m.try_lock_until(abs_time) 來在某個時間點(abs_time)之前鎖住 Mutex 對象。
- (8) 拷貝構造 [被禁用]
- unique_lock對象不能被拷貝構造。
- (9) 移動(move)構造
- 新創建的 unique_lock 對象獲得了由 x 所管理的 Mutex 對象的所有權(包括當前 Mutex 的狀態)。調用 move 構造之后， x 對象如同通過默認構造函數所創建的，就不再管理任何 Mutex 對象了。
綜上所述，由 (2) 和 (5) 創建的 unique_lock 對象通常擁有 Mutex 對象的鎖。而通過 (1) 和 (4) 創建的則不會擁有鎖。通過 (3)，(6) 和 (7) 創建的 unique_lock 對象，則在 lock 成功時獲得鎖。
#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 移動(move assign)賦值操作
std::unique_lock 支持移動賦值(move assignment)，但是普通的賦值被禁用了，
| move (1) | unique_lock& operator= (unique_lock&& x) noexcept; |
|---|---|
| copy [deleted] (2) | unique_lock& operator= (const unique_lock&) = delete; |
移動賦值(move assignment)之后，由 x 所管理的 Mutex 對象及其狀態將會被新的 std::unique_lock 對象取代。
如果被賦值的對象之前已經獲得了它所管理的 Mutex 對象的鎖，則在移動賦值(move assignment)之前會調用 unlock 函數釋放它所占有的鎖。
調用移動賦值(move assignment)之后， x 對象如同通過默認構造函數所創建的，也就不再管理任何 Mutex 對象了。
#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; }
Possible output (order of lines may vary, but characters are never mixed):
**************************************************
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std::unique_lock 主要成員函數
本節我們來看看 std::unique_lock 的主要成員函數。由於 std::unique_lock 比 std::lock_guard 操作靈活，因此它提供了更多成員函數。具體分類如下：
- 上鎖/解鎖操作：lock，try_lock，try_lock_for，try_lock_until 和 unlock
- 修改操作：移動賦值(move assignment)(前面已經介紹過了)，交換(swap)（與另一個 std::unique_lock 對象交換它們所管理的 Mutex 對象的所有權），釋放(release)（返回指向它所管理的 Mutex 對象的指針，並釋放所有權）
- 獲取屬性操作：owns_lock（返回當前 std::unique_lock 對象是否獲得了鎖）、operator bool()（與 owns_lock 功能相同，返回當前 std::unique_lock 對象是否獲得了鎖）、mutex（返回當前 std::unique_lock 對象所管理的 Mutex 對象的指針）。
std::unique_lock::lock請看下面例子
上鎖操作，調用它所管理的 Mutex 對象的 lock 函數。如果在調用 Mutex 對象的 lock 函數時該 Mutex 對象已被另一線程鎖住，則當前線程會被阻塞，直到它獲得了鎖。
該函數返回時，當前的 unique_lock 對象便擁有了它所管理的 Mutex 對象的鎖。如果上鎖操作失敗，則拋出 system_error 異常。
// 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
上鎖操作，調用它所管理的 Mutex 對象的 try_lock 函數，如果上鎖成功，則返回 true，否則返回 false。
#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; }
Possible output (the amount of 'x' -if any- may vary):
*****************************x******************************x*x***x***x*x*x**x**
x**********x********************************************************************
************x*x*x*x*************************************************************
*******x********x**********x****************************************************
***************************************x*x*x*x**x*x*x*x*x*x*********************
**x*****************************************************************************
***************x****
std::unique_lock::try_lock_for
上鎖操作，調用它所管理的 Mutex 對象的 try_lock_for 函數，如果上鎖成功，則返回 true，否則返回 false。
#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; }
Possible output (after around 10s, length of lines may vary slightly):
------------------------------------* ----------------------------------------* -----------------------------------* ------------------------------* -------------------------* --------------------* ---------------* ----------* -----* *
std::unique_lock::unlock
解鎖操作，調用它所管理的 Mutex 對象的 unlock 函數。
#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 對象的指針，並釋放所有權。
#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
返回當前 std::unique_lock 對象是否獲得了鎖。
請看下面例子(參考)：
#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()
與 owns_lock 功能相同，返回當前 std::unique_lock 對象是否獲得了鎖。
std::unique_lock::mutex
返回當前 std::unique_lock 對象所管理的 Mutex 對象的指針。
#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; }