目錄

1.自動鎖定與解鎖機制

2.靈活性

3.所有權轉移

4.可與條件變量配合使用

5.性能開銷

---

在 C++ 中，std::unique_lock?和?std::lock_guard?都屬于標準庫?<mutex>?中的互斥鎖管理工具，用于簡化互斥鎖的使用并確保線程安全。但它們存在一些顯著區別，下面為你詳細介紹：

1.自動鎖定與解鎖機制

1) std::lock_guard：一個輕量級的互斥鎖包裝器，采用了 RAII（資源獲取即初始化）技術。當?std::lock_guard?對象被創建時，它會自動鎖定所關聯的互斥鎖；當對象離開其作用域時，會自動解鎖該互斥鎖。它的設計遵循最小化原則，僅提供最基本的鎖管理功能，沒有額外的開銷。其核心實現原理可以簡化為：

template<classMutex>
classlock_guard?{
public:explicitlock_guard(Mutex& m)?: mutex(m) {mutex.lock();}~lock_guard() {mutex.unlock();}lock_guard(const?lock_guard&) =?delete;lock_guard&?operator=(const?lock_guard&) =?delete;private:Mutex& mutex;
};

????????示例代碼如下：

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <thread>std::mutex mtx;void printMessage() {std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);std::cout << "This message is protected by lock_guard." << std::endl;// 當 lock_guard 對象離開作用域時，互斥鎖會自動解鎖
}int main() {std::thread t(printMessage);t.join();return 0;
}

2)?std::unique_lock：?同樣基于 RAII 技術，在對象銷毀時會自動解鎖互斥鎖。不過，它的鎖定和解鎖操作更加靈活，可以在對象創建時選擇不立即鎖定互斥鎖，也可以在對象生命周期內手動鎖定和解鎖。unique_lock 是 C++11 標準中引入的更高級的鎖管理器，設計目標是提供更靈活的鎖管理能力。其核心接口包括：

class?unique_lock?{
public:// 構造時可選立即加鎖、延遲加鎖或嘗試加鎖unique_lock(mutex_type& m, std::defer_lock_t)?noexcept;unique_lock(mutex_type& m, std::try_to_lock_t);unique_lock(mutex_type& m, std::adopt_lock_t);// 轉移構造函數unique_lock(unique_lock&& other)?noexcept;// 手動控制接口voidlock();booltry_lock();voidunlock();// 狀態查詢explicitoperatorbool()constnoexcept;boolowns_lock()constnoexcept;
};

? ? ? ? 示例代碼如下：

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <thread>std::mutex mtx;void printMessage() {std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx, std::defer_lock);// 手動鎖定互斥鎖lock.lock();std::cout << "This message is protected by unique_lock." << std::endl;// 手動解鎖互斥鎖lock.unlock();
}int main() {std::thread t(printMessage);t.join();return 0;
}

std::unique_lock?允許在對象生命周期內多次手動調用?lock()、unlock()?和?try_lock()?方法。這在需要在臨界區內進行部分操作后暫時釋放鎖，執行一些非關鍵操作，然后再次鎖定的場景中很有用。如：

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <thread>std::mutex mtx;void work() {std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);std::cout << "Entered critical section." << std::endl;// 執行部分臨界區操作lock.unlock();std::cout << "Temporarily released the lock." << std::endl;// 執行一些非關鍵操作lock.lock();std::cout << "Re - entered critical section." << std::endl;// 繼續執行臨界區操作
}int main() {std::thread t(work);t.join();return 0;
}

2.靈活性

1）std::lock_guard:?功能相對單一，缺乏靈活性。一旦創建，就會立即鎖定互斥鎖，并且在其生命周期內無法手動解鎖，只能在對象離開作用域時自動解鎖。

2）std::unique_lock：具有更高的靈活性。它支持三種鎖定策略：

std::defer_lock_t? ?// 延遲鎖定
std::try_to_lock_t??// 嘗試鎖定
std::adopt_lock_t? ?// 接管已鎖定狀態

• 延遲鎖定（std::defer_lock）：創建?std::unique_lock?對象時，可以選擇不立即鎖定互斥鎖。這在需要先進行一些準備工作，之后再鎖定互斥鎖的場景中非常有用。如：

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <thread>std::mutex mtx;void work() {std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx, std::defer_lock);// 進行一些無需加鎖的準備工作std::cout << "Doing some preparation work..." << std::endl;lock.lock();std::cout << "Critical section entered." << std::endl;// 臨界區代碼lock.unlock();std::cout << "Critical section exited." << std::endl;
}int main() {std::thread t(work);t.join();return 0;
}

• 嘗試鎖定（std::try_to_lock）：使用?std::try_to_lock?可以嘗試鎖定互斥鎖，如果互斥鎖當前已被其他線程鎖定，std::unique_lock?對象不會阻塞，而是立即返回，可通過?owns_lock()?方法判斷是否成功鎖定。如：

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <thread>std::mutex mtx;void work() {std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx, std::try_to_lock);if (lock.owns_lock()) {std::cout << "Successfully locked the mutex." << std::endl;// 臨界區代碼} else {std::cout << "Failed to lock the mutex, doing other work." << std::endl;// 執行其他不需要鎖定互斥鎖的工作}
}int main() {std::thread t(work);t.join();return 0;
}

3.所有權轉移

• std::lock_guard：
  • 不支持所有權轉移，即不能將一個?std::lock_guard?對象的互斥鎖所有權轉移給另一個對象。
• std::unique_lock：
  • 支持所有權轉移，可以通過移動構造函數或移動賦值運算符將互斥鎖的所有權從一個?std::unique_lock?對象轉移到另一個對象。這在函數返回?std::unique_lock?對象或需要在不同作用域之間傳遞鎖的所有權時非常有用。
  • 示例代碼如下：

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <thread>std::mutex mtx;std::unique_lock<std::mutex> getLock() {std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);return std::move(lock);
}void printMessage() {std::unique_lock<std::mutex> lock = getLock();std::cout << "This message is protected by transferred unique_lock." << std::endl;
}int main() {std::thread t(printMessage);t.join();return 0;
}

4.可與條件變量配合使用

std::unique_lock?能夠與?std::condition_variable?一起使用，std::condition_variable?的?wait()、wait_for()?和?wait_until()?等方法要求傳入?std::unique_lock?對象，因為在等待期間需要釋放和重新獲取鎖。

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <thread>std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;void worker() {std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);cv.wait(lock, []{ return ready; });std::cout << "Worker thread is working." << std::endl;
}int main() {std::thread t(worker);{std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);ready = true;}cv.notify_one();t.join();return 0;
}

5.性能開銷

• std::lock_guard：
  • 由于其功能簡單，沒有額外的狀態管理，因此性能開銷相對較小，適合用于簡單的鎖定場景。
• std::unique_lock：
  • 為了支持更多的靈活性，std::unique_lock?需要維護更多的狀態信息，因此性能開銷相對較大。在對性能要求極高且鎖定邏輯簡單的場景下，使用?std::lock_guard?更為合適。

綜上所述，std::lock_guard?適用于簡單的鎖定場景，追求簡潔性和較低的性能開銷；而?std::unique_lock?則適用于需要更復雜鎖定邏輯、支持所有權轉移的場景，但會帶來一定的性能開銷。

推薦閱讀：

深入理解C++中的鎖

C++慣用法之RAII思想: 資源管理

Qt之條件變量QWaitCondition詳解(從使用到原理分析全)