多线程中互斥信号量（Mutex）的使用

1.0 互斥量的基本概念

1.1 Example

\(\quad\)首先我们要明白，为什么会有互斥信号量的出现，在多线程编程中，不同的线程之间往往要对同一个数据进行操作，如果该数据是只读的，当然不会出现什么问题，但是如果两个线程同时对某个数据进行写操作，则可能出现难以预料的事情。

• 我们来看一个简单的操作

#include <atomic>
#include <iostream>
#include <thread>
#include <chrono>
#include <pthread.h>
using namespace std;

int i = 0;
const int maxCnt = 1000000;
void mythread()
{
  for (int j = 0; j < maxCnt; j++)
  {
    i++;  // 线程同时操作变量
  }
}

int main()
{
  auto begin = chrono::high_resolution_clock::now();
  thread t1(mythread);
  thread t2(mythread);
  t1.join();
  t2.join();
  auto end = chrono::high_resolution_clock::now();
  cout << "i=" << i << endl;
  cout << "time: "
       << chrono::duration_cast<chrono::microseconds>(end - begin).count() *
              1e-6
       << "s" << endl;  // 秒计时
}

可以看到在我的电脑上程序的输出为

i=1022418
time: 0.010445s

很明显和我们预想的结果是不一致的，我们使用两个线程同时对该变量进行加法操作，根据运行此书来计算，结果因该为 2000000，但事实上却不是这样的，这就是因为有多个线程在对同一个变量进行写操作的时候会出现难以排查的问题，意想不到的结果。此时mutex就派上用场了，我们对程序进行稍微的改动。

std::mutex var_mutex;

int i = 0;
const int maxCnt = 1000000;
void mythread()
{
  for (int j = 0; j < maxCnt; j++)
  {
    var_mutex.lock();
    i++;  // 线程同时操作变量
    var_mutex.unlock();
  }
}

此时再运行程序可以发现结果如下，这是符合我们的预期的。

i=2000000
time: 0.09337s

1.2 互斥量用法解释

\(\quad\)互斥量就是个类对象，可以理解成一把锁，多个线程尝试用lock()成员函数来加锁，从而获得对数据的访问权限，或者说读写权限，其实就是继续执行代码的权限。最终只有一个线程能锁定成功，如果没有锁成功，那么流程将卡在lock()这里不断尝试去锁定。所以我们在使用