詳解C++11中的線程鎖和條件變量

更新時(shí)間：2021年06月09日 08:56:59 作者：lsgxeva

C++ 11允許開發(fā)者們以標(biāo)準(zhǔn)的、不依賴于平臺的方式編寫多線程程序。這篇文章概述了標(biāo)準(zhǔn)庫對于線程和同步操作機(jī)制的支持。這些都是非常重要的知識，希望讀者們可以認(rèn)真看一下

線程

std::thread類，位于<thread>頭文件，實(shí)現(xiàn)了線程操作。std::thread可以和普通函數(shù)和 lambda 表達(dá)式搭配使用。它還允許向線程的執(zhí)行函數(shù)傳遞任意多參數(shù)。

#include <thread>
void func()
{
   // do some work
}
int main()
{
   std::thread t(func);
   t.join();
   return 0;
}

上面的例子中，t是一個(gè)線程實(shí)例，函數(shù)func()在該線程運(yùn)行。調(diào)用join()函數(shù)是為了阻塞當(dāng)前線程（此處即主線程），直到t線程執(zhí)行完畢。線程函數(shù)的返回值都會被忽略，但線程函數(shù)接受任意數(shù)目的輸入?yún)?shù)。

void func(int i, double d, const std::string& s)
{
    std::cout << i << ", " << d << ", " << s << std::endl;
}
int main()
{
   std::thread t(func, 1, 12.50, "sample");
   t.join();
   return 0;
}

雖然可以向線程函數(shù)傳遞任意多參數(shù)，但都必須以值傳遞。如果需以引用傳遞，則必須以std::ref或std::cref封裝，如下例所示：

void func(int& a)
{
   a++;
}
int main()
{
   int a = 42;
   std::thread t(func, std::ref(a));
   t.join();
   std::stringcout << a << std::endl;
   return 0;
}

這個(gè)程序會打印43，但如果不用std::ref封裝，則輸出會是42。

除了join函數(shù)，這個(gè)類還提供更多的操作：

swap：交換兩個(gè)線程實(shí)例的句柄

detach：允許一個(gè)線程繼續(xù)獨(dú)立于線程實(shí)例運(yùn)行；detach 過的線程不可以再 join

int main()
{
    std::thread t(funct);
    t.detach();

    return 0;
}

一個(gè)重要的知識點(diǎn)是，如果一個(gè)線程函數(shù)拋出異常，并不會被常規(guī)的try-catch方法捕獲。也就是說，下面的寫法是不會奏效的：

try
{
    std::thread t1(func);
    std::thread t2(func);

    t1.join();
    t2.join();
}
catch(const std::exception& ex)
{
    std::cout << ex.what() << std::endl;
}

要追蹤線程間的異常，你可以在線程函數(shù)內(nèi)捕獲，暫時(shí)存儲在一個(gè)稍后可以訪問的結(jié)構(gòu)內(nèi)。

std::mutex                       g_mutex;
std::vector<std::exception_ptr>  g_exceptions;

void throw_function()
{
   throw std::exception("something wrong happened");
}

void func()
{
   try
   {
      throw_function();
   }
   catch(...)
   {
      std::lock_guard<std::mutex> lock(g_mutex);
      g_exceptions.push_back(std::current_exception());
   }
}

int main()
{
   g_exceptions.clear();

   std::thread t(func);
   t.join();

   for(auto& e : g_exceptions)
   {
      try 
      {
         if(e != nullptr)
         {
            std::rethrow_exception(e);
         }
      }
      catch(const std::exception& e)
      {
         std::cout << e.what() << std::endl;
      }
   }

   return 0;
}

關(guān)于捕獲和處理異常，更深入的信息可以參看Handling C++ exceptions thrown from worker thread in the main thread和How can I propagate exceptions between threads?。

此外，值得注意的是，頭文件還在 `std::this_thread` 命名空間下提供了一些輔助函數(shù)：

get_id: 返回當(dāng)前線程的 id
yield: 告知調(diào)度器運(yùn)行其他線程，可用于當(dāng)前處于繁忙的等待狀態(tài)
sleep_for：給定時(shí)長，阻塞當(dāng)前線程
sleep_until：阻塞當(dāng)前線程至給定時(shí)間點(diǎn)

鎖

在上個(gè)例子中，我們需要對g_exceptions這個(gè) vector 的訪問進(jìn)行同步處理，確保同一時(shí)刻只有一個(gè)線程能向它插入新的元素。為此我使用了一個(gè) mutex 和一個(gè)鎖（lock）。mutex 是同步操作的主體，在 C++ 11 的<mutex>頭文件中，有四種風(fēng)格的實(shí)現(xiàn)：

mutex：提供了核心的lock()unlock()方法，以及當(dāng) mutex 不可用時(shí)就會返回的非阻塞方法try_lock()
recursive_mutex：允許同一線程內(nèi)對同一 mutex 的多重持有
timed_mutex：與mutex類似，但多了try_lock_for()try_lock_until()兩個(gè)方法，用于在特定時(shí)長里持有 mutex，或持有 mutex 直到某個(gè)特定時(shí)間點(diǎn)
recursive_timed_mutex：recursive_mutex和timed_mutex的結(jié)合

下面是一個(gè)使用std::mutex的例子（注意get_id()和sleep_for()兩個(gè)輔助方法的使用）。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <chrono>
 
std::mutex g_lock;
 
void func()
{
    g_lock.lock();
 
    std::cout << "entered thread " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(rand() % 10));
    std::cout << "leaving thread " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
 
    g_lock.unlock();
}
 
int main()
{
    srand((unsigned int)time(0));
 
    std::thread t1(func);
    std::thread t2(func);
    std::thread t3(func);
 
    t1.join();
    t2.join();
    t3.join();
 
    return 0;
}

輸出如下：

entered thread 10144

leaving thread 10144

entered thread 4188

leaving thread 4188

entered thread 3424

leaving thread 3424

lock()unlock()兩個(gè)方法應(yīng)該很好懂，前者鎖住 mutex，如果該 mutex 不可用，則阻塞線程；稍后，后者解鎖線程。

下面一個(gè)例子展示了一個(gè)簡單的線程安全的容器（內(nèi)部使用了std::vector）。該容器提供用于添加單一元素的add()方法，以及添加多個(gè)元素的addrange()方法（內(nèi)部調(diào)用add()實(shí)現(xiàn)）。

注意：盡管如此，下面會指出，由于va_args的使用等原因，這個(gè)容器并非真正線程安全。此外，dump()方法不應(yīng)屬于容器，在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中它應(yīng)該作為一個(gè)獨(dú)立的輔助函數(shù)。這個(gè)例子的目的僅僅是展示 mutex 的相關(guān)概念，而非實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的線程安全的容器。

template <typename T>
class container 
{
    std::mutex _lock;
    std::vector<T> _elements;
public:
    void add(T element) 
    {
        _lock.lock();
        _elements.push_back(element);
        _lock.unlock();
    }
 
    void addrange(int num, ...)
    {
        va_list arguments;
 
        va_start(arguments, num);
 
        for (int i = 0; i < num; i++)
        {
            _lock.lock();
            add(va_arg(arguments, T));
            _lock.unlock();
        }
 
        va_end(arguments); 
    }
 
    void dump()
    {
        _lock.lock();
        for(auto e : _elements)
            std::cout << e << std::endl;
        _lock.unlock();
    }
};
 
void func(container<int>& cont)
{
    cont.addrange(3, rand(), rand(), rand());
}
 
int main()
{
    srand((unsigned int)time(0));
 
    container<int> cont;
 
    std::thread t1(func, std::ref(cont));
    std::thread t2(func, std::ref(cont));
    std::thread t3(func, std::ref(cont));
 
    t1.join();
    t2.join();
    t3.join();
 
    cont.dump();
 
    return 0;
}

當(dāng)你運(yùn)行這個(gè)程序時(shí)，會進(jìn)入死鎖。原因：在 mutex 被釋放前，容器嘗試多次持有它，這顯然不可能。這就是為什么引入std::recursive_mutex，它允許一個(gè)線程對 mutex 多重持有。允許的最大持有次數(shù)并不確定，但當(dāng)達(dá)到上限時(shí)，線程鎖會拋出std::system_error錯誤。因此，要解決上面例子的錯誤，除了修改addrange令其不再調(diào)用lock和unlock之外，可以用std::recursive_mutex代替mutex。

template <typename T>
class container 
{
    std::recursive_mutex _lock;
    // ...
};

成功輸出：

6334

18467

41

6334

18467

41

6334

18467

41

敏銳的讀者可能注意到，每次調(diào)用func()輸出的都是相同的數(shù)字。這是因?yàn)?，seed 是線程局部量，調(diào)用srand()只會在主線程中初始化 seed，在其他工作線程中 seed 并未被初始化，所以每次得到的數(shù)字都是一樣的。

手動加鎖和解鎖可能造成問題，比如忘記解鎖或鎖的次序出錯，都會造成死鎖。C++ 11 標(biāo)準(zhǔn)提供了若干類和函數(shù)來解決這個(gè)問題。封裝類允許以 RAII 風(fēng)格使用 mutex，在一個(gè)鎖的生存周期內(nèi)自動加鎖和解鎖。這些封裝類包括：

lock_guard：當(dāng)一個(gè)實(shí)例被創(chuàng)建時(shí)，會嘗試持有 mutex （通過調(diào)用lock()）；當(dāng)實(shí)例銷毀時(shí)，自動釋放 mutex （通過調(diào)用unlock()）。不允許拷貝。

unique_lock：通用 mutex 封裝類，與lock_guard不同，還支持延遲鎖、計(jì)時(shí)鎖、遞歸鎖、移交鎖的持有權(quán)，以及使用條件變量。不允許拷貝，但允許轉(zhuǎn)移（move）。

借助這些封裝類，可以把容器改寫為：

template <typename T>
class container 
{
    std::recursive_mutex _lock;
    std::vector<T> _elements;
public:
    void add(T element) 
    {
        std::lock_guard<std::recursive_mutex> locker(_lock);
        _elements.push_back(element);
    }
 
    void addrange(int num, ...)
    {
        va_list arguments;
 
        va_start(arguments, num);
 
        for (int i = 0; i < num; i++)
        {
            std::lock_guard<std::recursive_mutex> locker(_lock);
            add(va_arg(arguments, T));
        }
 
        va_end(arguments); 
    }
 
    void dump()
    {
        std::lock_guard<std::recursive_mutex> locker(_lock);
        for(auto e : _elements)
            std::cout << e << std::endl;
    }
};

讀者可能會提出，dump()方法不更改容器的狀態(tài)，應(yīng)該設(shè)為 const。但如果你添加 const 關(guān)鍵字，會得到如下編譯錯誤：

‘std::lock_guard<_Mutex>::lock_guard(_Mutex &)' : cannot convert parameter 1 from ‘const std::recursive_mutex' to ‘std::recursive_mutex &'

一個(gè) mutex （不管何種風(fēng)格）必須被持有和釋放，這意味著lock()unlock方法必被調(diào)用，這兩個(gè)方法是 non-const 的。所以，邏輯上lock_guard的聲明不能是 const （若該方法為 const，則 mutex 也為 const）。這個(gè)問題的解決辦法是，將 mutex 設(shè)為mutable。mutable允許由 const 方法更改 mutex 狀態(tài)。不過，這種用法僅限于隱式的，或「元（meta）」?fàn)顟B(tài)——譬如，運(yùn)算過的高速緩存、檢索完成的數(shù)據(jù)，使得下次調(diào)用能瞬間完成；或者，改變像 mutex 之類的位元，僅僅作為一個(gè)對象的實(shí)際狀態(tài)的補(bǔ)充。

template <typename T>
class container 
{
   mutable std::recursive_mutex _lock;
   std::vector<T> _elements;
public:
   void dump() const
   {
      std::lock_guard<std::recursive_mutex> locker(_lock);
      for(auto e : _elements)
         std::cout << e << std::endl;
   }
};

這些封裝類鎖的構(gòu)造函數(shù)可以通過重載的聲明來指定鎖的策略。可用的策略有：

defer_lock_t類型的defer_lock：不持有 mutex
try_to_lock_t類型的try_to_lock：嘗試持有 mutex 而不阻塞線程
adopt_lock_t類型的adopt_lock：假定調(diào)用它的線程已持有 mutex

這些策略的聲明方式如下：

struct defer_lock_t { };
struct try_to_lock_t { };
struct adopt_lock_t { };
 
constexpr std::defer_lock_t defer_lock = std::defer_lock_t();
constexpr std::try_to_lock_t try_to_lock = std::try_to_lock_t();
constexpr std::adopt_lock_t adopt_lock = std::adopt_lock_t();

除了這些 mutex 封裝類之外，標(biāo)準(zhǔn)庫還提供了兩個(gè)方法用于鎖住一個(gè)或多個(gè) mutex：

lock：鎖住 mutex，通過一個(gè)避免了死鎖的算法（通過調(diào)用lock()，try_lock()和unlock()實(shí)現(xiàn)）

try_lock：嘗試通過調(diào)用try_lock()來調(diào)用多個(gè) mutex，調(diào)用次序由 mutex 的指定次序而定

下面是一個(gè)死鎖案例：有一個(gè)元素容器，以及一個(gè)exchange()函數(shù)用于互換兩個(gè)容器里的某個(gè)元素。為了實(shí)現(xiàn)線程安全，這個(gè)函數(shù)通過一個(gè)和容器關(guān)聯(lián)的 mutex，對這兩個(gè)容器的訪問進(jìn)行同步。

template <typename T>
class container 
{
public:
    std::mutex _lock;
    std::set<T> _elements;
 
    void add(T element) 
    {
        _elements.insert(element);
    }
 
    void remove(T element) 
    {
        _elements.erase(element);
    }
};
 
void exchange(container<int>& cont1, container<int>& cont2, int value)
{
    cont1._lock.lock();
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1)); // <-- forces context switch to simulate the deadlock
    cont2._lock.lock();    
 
    cont1.remove(value);
    cont2.add(value);
 
    cont1._lock.unlock();
    cont2._lock.unlock();
}

假如這個(gè)函數(shù)在兩個(gè)線程中被調(diào)用，在其中一個(gè)線程中，一個(gè)元素被移出容器 1 而加到容器 2；在另一個(gè)線程中，它被移出容器 2 而加到容器 1。這可能導(dǎo)致死鎖——當(dāng)一個(gè)線程剛持有第一個(gè)鎖，程序馬上切入另一個(gè)線程的時(shí)候。

int main()
{
    srand((unsigned int)time(NULL));
 
    container<int> cont1; 
    cont1.add(1);
    cont1.add(2);
    cont1.add(3);
 
    container<int> cont2; 
    cont2.add(4);
    cont2.add(5);
    cont2.add(6);
 
    std::thread t1(exchange, std::ref(cont1), std::ref(cont2), 3);
    std::thread t2(exchange, std::ref(cont2), std::ref(cont1), 6);
 
    t1.join();
    t2.join();
 
    return 0;
}

要解決這個(gè)問題，可以使用std::lock，保證所有的鎖都以不會死鎖的方式被持有：

void exchange(container<int>& cont1, container<int>& cont2, int value)
{
    std::lock(cont1._lock, cont2._lock); 
 
    cont1.remove(value);
    cont2.add(value);
 
    cont1._lock.unlock();
    cont2._lock.unlock();
}

條件變量

C++ 11 提供的另一個(gè)同步機(jī)制是條件變量，用于阻塞一個(gè)或多個(gè)線程，直到接收到另一個(gè)線程的通知信號，或暫停信號，或偽喚醒信號。在<condition_variable>頭文件里，有兩個(gè)風(fēng)格的條件變量實(shí)現(xiàn)：

condition_variable：所有需要等待這個(gè)條件變量的線程，必須先持有一個(gè)std::unique_lock

condition_variable_any：更通用的實(shí)現(xiàn)，任何滿足鎖的基本條件（提供lock()和unlock()功能）的類型都可以使用；在性能和系統(tǒng)資源占用方面可能消耗更多，因而只有在它的靈活性成為必需的情況下才應(yīng)優(yōu)先使用

條件變量的工作機(jī)制如下：

至少有一個(gè)線程在等待某個(gè)條件成立。等待的線程必須先持有一個(gè)unique_lock鎖。這個(gè)鎖被傳遞給wait()方法，這會釋放 mutex，阻塞線程直至條件變量收到通知信號。當(dāng)收到通知信號，線程喚醒，重新持有鎖。

至少有一個(gè)線程在發(fā)送條件成立的通知信號。信號的發(fā)送可以用notify_one()方法，只解鎖任意一個(gè)正在等待通知信號的線程，也可以用notify_all()方法，解鎖所有等待條件成立信號的線程。

在多核處理器系統(tǒng)上，由于使條件喚醒完全可預(yù)測的某些復(fù)雜機(jī)制的存在，可能發(fā)生偽喚醒，即一個(gè)線程在沒有別的線程發(fā)送通知信號時(shí)也會喚醒。因而，當(dāng)線程喚醒時(shí)，檢查條件是否成立是必要的。而且，偽喚醒可能多次發(fā)生，所以條件檢查要在一個(gè)循環(huán)里進(jìn)行。

下面的代碼展示使用條件變量進(jìn)行線程同步的實(shí)例：幾個(gè)工作員線程在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生錯誤，他們將錯誤碼存在一個(gè)隊(duì)列里。一個(gè)記錄員線程處理這些錯誤碼，將錯誤碼從記錄隊(duì)列里取出并打印出來。工作員會在發(fā)生錯誤時(shí)，給記錄員發(fā)送信號。記錄員則等待條件變量的通知信號。為了避免偽喚醒，等待工作放在一個(gè)檢查布爾值的循環(huán)內(nèi)。

#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <iostream>
#include <queue>
#include <random>

std::mutex              g_lockprint;
std::mutex              g_lockqueue;
std::condition_variable g_queuecheck;
std::queue<int>         g_codes;
bool                    g_done;
bool                    g_notified;

void workerfunc(int id, std::mt19937& generator)
{
    // print a starting message
    {
        std::unique_lock<std::mutex> locker(g_lockprint);
        std::cout << "[worker " << id << "]\trunning..." << std::endl;
    }

    // simulate work
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1 + generator() % 5));

    // simulate error
    int errorcode = id*100+1;
    {
        std::unique_lock<std::mutex> locker(g_lockprint);
        std::cout  << "[worker " << id << "]\tan error occurred: " << errorcode << std::endl;
    }

    // notify error to be logged
    {
        std::unique_lock<std::mutex> locker(g_lockqueue);
        g_codes.push(errorcode);
        g_notified = true;
        g_queuecheck.notify_one();
    }
}

void loggerfunc()
{
    // print a starting message
    {
        std::unique_lock<std::mutex> locker(g_lockprint);
        std::cout << "[logger]\trunning..." << std::endl;
    }

    // loop until end is signaled
    while(!g_done)
    {
        std::unique_lock<std::mutex> locker(g_lockqueue);

        while(!g_notified) // used to avoid spurious wakeups 
        {
            g_queuecheck.wait(locker);
        }

        // if there are error codes in the queue process them
        while(!g_codes.empty())
        {
            std::unique_lock<std::mutex> locker(g_lockprint);
            std::cout << "[logger]\tprocessing error:  " << g_codes.front()  << std::endl;
            g_codes.pop();
        }

        g_notified = false;
    }
}

int main()
{
    // initialize a random generator
    std::mt19937 generator((unsigned int)std::chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count());

    // start the logger
    std::thread loggerthread(loggerfunc);

    // start the working threads
    std::vector<std::thread> threads;
    for(int i = 0; i < 5; ++i)
    {
        threads.push_back(std::thread(workerfunc, i+1, std::ref(generator)));
    }

    // work for the workers to finish
    for(auto& t : threads)
        t.join();

    // notify the logger to finish and wait for it
    g_done = true;
    loggerthread.join();

    return 0;
}

運(yùn)行這個(gè)程序，輸出如下（注意這個(gè)輸出在每次運(yùn)行下都會改變，因?yàn)槊總€(gè)工作員線程的工作和休眠的時(shí)間間隔是任意的）：

[logger] running...

[worker 1] running...

[worker 2] running...

[worker 3] running...

[worker 4] running...

[worker 5] running...

[worker 1] an error occurred: 101

[worker 2] an error occurred: 201

[logger] processing error: 101

[logger] processing error: 201

[worker 5] an error occurred: 501

[logger] processing error: 501

[worker 3] an error occurred: 301

[worker 4] an error occurred: 401

[logger] processing error: 301

[logger] processing error: 401

上面的wait()有兩個(gè)重載：

其中一個(gè)只需要傳入一個(gè)unique_lock；這個(gè)重載方法釋放鎖，阻塞線程并將其添加到一個(gè)等待該條件變量的線程隊(duì)列里；該線程在收到條件變量通知信號或偽喚醒時(shí)喚醒，這時(shí)鎖被重新持有，函數(shù)返回。

另外一個(gè)在unique_lock之外，還接收一個(gè)謂詞（predicate），循環(huán)直至其返回 false；這個(gè)重載可用于避免偽喚醒，其功能類似于：

while(!predicate()) 
      wait(lock);

于是，上面例子中布爾值g_notified可以不用，而代之以wait的接收謂詞的重載，用于確認(rèn)狀態(tài)隊(duì)列的狀態(tài)（是否為空）：

void workerfunc(int id, std::mt19937& generator)
{
    // print a starting message
    {
        std::unique_lock<std::mutex> locker(g_lockprint);
        std::cout << "[worker " << id << "]\trunning..." << std::endl;
    }

    // simulate work
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1 + generator() % 5));

    // simulate error
    int errorcode = id*100+1;
    {
        std::unique_lock<std::mutex> locker(g_lockprint);
        std::cout << "[worker " << id << "]\tan error occurred: " << errorcode << std::endl;
    }

    // notify error to be logged
    {
        std::unique_lock<std::mutex> locker(g_lockqueue);
        g_codes.push(errorcode);
        g_queuecheck.notify_one();
    }
}

void loggerfunc()
{
    // print a starting message
    {
        std::unique_lock<std::mutex> locker(g_lockprint);
        std::cout << "[logger]\trunning..." << std::endl;
    }

    // loop until end is signaled
    while(!g_done)
    {
        std::unique_lock<std::mutex> locker(g_lockqueue);

        g_queuecheck.wait(locker, [&](){return !g_codes.empty();});

        // if there are error codes in the queue process them
        while(!g_codes.empty())
        {
            std::unique_lock<std::mutex> locker(g_lockprint);
            std::cout << "[logger]\tprocessing error:  " << g_codes.front() << std::endl;
            g_codes.pop();
        }
    }
}

除了可重載的wait()，還有另外兩個(gè)等待方法，都有類似的接收謂詞以避免偽喚醒的重載方法：

wait_for：阻塞線程，直至收到條件變量通知信號，或指定時(shí)間段已過去。

wait_until：阻塞線程，直到收到條件變量通知信號，或指定時(shí)間點(diǎn)已達(dá)到。

這兩個(gè)方法如果不傳入謂詞，會返回一個(gè)cv_status，告知是到達(dá)設(shè)定時(shí)間還是線程因條件變量通知信號或偽喚醒而喚醒。

標(biāo)準(zhǔn)庫還提供了notify_all_at_thread_exit方法，實(shí)現(xiàn)了通知其他線程某個(gè)給定線程已經(jīng)結(jié)束，以及銷毀所有thread_local實(shí)例的機(jī)制。引入這個(gè)方法的原因是，在使用thread_local時(shí)，等待一些通過非join()機(jī)制引入的線程可能造成錯誤行為，因?yàn)樵诘却木€程恢復(fù)或可能結(jié)束之后，他們的析構(gòu)方法可能還在被調(diào)用（參看N3070和N2880）。特別的，對這個(gè)函數(shù)的一個(gè)調(diào)用，必須發(fā)生在線程剛好退出之前。下面是一個(gè)notify_all_at_thread_exit和condition_variable搭配使用來同步兩個(gè)線程的實(shí)例：

std::mutex              g_lockprint;
std::mutex              g_lock;
std::condition_variable g_signal;
bool                    g_done;

void workerfunc(std::mt19937& generator)
{
   {
      std::unique_lock<std::mutex> locker(g_lockprint);
      std::cout << "worker running..." << std::endl;
   }

   std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1 + generator() % 5));

   {
      std::unique_lock<std::mutex> locker(g_lockprint);
      std::cout << "worker finished..." << std::endl;
   }

   std::unique_lock<std::mutex> lock(g_lock);
   g_done = true;
   std::notify_all_at_thread_exit(g_signal, std::move(lock));
}

int main()
{
   // initialize a random generator
   std::mt19937 generator((unsigned int)std::chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count());

   std::cout << "main running..." << std::endl;

   std::thread worker(workerfunc, std::ref(generator));
   worker.detach();

   std::cout << "main crunching..." << std::endl;

   std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1 + generator() % 5));

   {
      std::unique_lock<std::mutex> locker(g_lockprint);
      std::cout << "main waiting for worker..." << std::endl;
   }

   std::unique_lock<std::mutex> lock(g_lock);
   while(!g_done) // avoid spurious wake-ups
      g_signal.wait(lock);

   std::cout << "main finished..." << std::endl;

   return 0;
}

如果 worker 在主線程之前結(jié)束，輸出如下：

main running...

worker running...

main crunching...

worker finished...

main waiting for worker...

main finished...

如果主線程在 worker 線程之前結(jié)束，輸出如下：

main running...

worker running...

main crunching...

main waiting for worker...

worker finished...

main finished...

小結(jié)

<thread>頭文件提供代表操作線程thread類和配套輔助方法。<mutex>頭文件提供幾種 mutex 互斥鎖及封裝類，提供多線程同步訪問機(jī)制。<condition_variable>提供兩種條件變量的實(shí)現(xiàn)，支持阻塞一個(gè)或多個(gè)線程直至接收到另一個(gè)線程發(fā)送的通知信號，或到達(dá)設(shè)定時(shí)間，或發(fā)生偽喚醒。建議讀者對相關(guān)話題進(jìn)行拓展閱讀。

以上就是詳解C++11中的線程鎖和條件變量的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于C++11中的線程鎖和條件變量的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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