std::lock_guard<>、std::unique_lock<>以及std::scoped_lock<>

主要差异

std::lock_guard<>std::unique_lock<>以及std::scoped_lock<>之间的主要差异:

特性 std::lock_guard<> std::unique_lock<> std::scoped_lock<>
类型 模板类 模板类 模板类
自动解锁 是(析构时) 是(析构时或显式调用unlock) 是(析构时)
可复制性 不可复制 不可复制,但可移动 不可复制,但可移动
条件锁定 不支持 支持(通过try_lock) 支持(通过try_lock_shared, try_lock)
递归锁支持 不支持 支持(取决于互斥量类型) 不支持
延迟锁定 不支持 支持(通过构造函数参数) 支持(通过构造函数参数)
锁的所有权管理 构造函数中获取,析构函数中释放 构造函数中获取(可选延迟),析构中释放,支持手动unlock 构造函数中获取(可选延迟),析构中释放
灵活性 较低,适用于简单场景 较高,支持更多高级功能 介于两者之间,优化同时锁定多个互斥量
用途 基本互斥保护,简单场景 需要条件锁定、延迟锁定、手动解锁等复杂场景 简化同时锁定多个互斥量的代码,避免死锁
性能 较高(简单实现) 较低(更多功能,可能带来额外开销) 较高(优化实现)

说明

  • 自动解锁:这些锁在作用域结束时自动解锁,减少了忘记解锁的风险。
  • 可复制性:所有这三种锁都是不可复制的,但std::unique_lock<>std::scoped_lock<>支持通过移动语义进行所有权转移。
  • 条件锁定std::unique_lock<>std::scoped_lock<>支持通过try_lock(或try_lock_shared)尝试锁定互斥量,如果互斥量已被锁定,则不会阻塞当前线程。
  • 递归锁支持std::unique_lock<>是否支持递归锁取决于它所管理的互斥量类型。如果互斥量支持递归锁定,则std::unique_lock<>也支持。
  • 延迟锁定:在构造std::unique_lock<>std::scoped_lock<>时,可以通过特定的构造函数参数来延迟锁定互斥量,直到稍后的时间点进行。
  • 锁的所有权管理:这些锁在构造函数中获取互斥量的所有权,并在析构函数中释放它。std::unique_lock<>还提供了unlock成员函数来支持手动解锁。
  • 灵活性std::unique_lock<>因其提供了更多的控制选项(如条件锁定、延迟锁定、手动解锁等)而具有较高的灵活性。std::scoped_lock<>则优化了同时锁定多个互斥量的场景,避免了死锁的风险。std::lock_guard<>则适用于简单的互斥保护场景。
  • 性能std::lock_guard<>因其简单性而通常具有更好的性能。std::unique_lock<>由于提供了更多的功能,可能会带来一些额外的性能开销。std::scoped_lock<>则通过优化算法来提高同时锁定多个互斥量时的性能。
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