用于 Windows 的 C++ 互斥锁

Posted 2023-02-16

【中文标题】用于 Windows 的 C++ 互斥锁

【英文标题】：C++ Mutex for Windows

【发布时间】：2012-10-16 07:53:51

【问题描述】：

我正在开发一个适用于 Windows 的 C++ 项目，并且需要一个良好的互斥锁实现来同步黑白进程（即 winapi 的包装）。我目前正在使用 boost::interprocess::named_mutex，但是我注意到如果其中一个进程崩溃 - 互斥锁将永远保持锁定状态（即使在重新启动后！）。谷歌搜索这件事证实了这实际上是行为。

坦率地说，我看不出这种行为在任何项目中都是可以接受的。错误存在，进程崩溃 - 这只是意味着一个小错误可能导致系统永远无法再次工作......不可接受！

所以我的问题是：

谁能推荐一个具有“正常”行为的不同实现（即互斥锁在崩溃时被放弃，并且在系统重新启动后将“重置”以正常工作）？跨平台显然更好，但绝对不是必须的。

出于好奇 - boost 怎么可能导致这种行为？

谢谢！

【参考方案1】：

documentation for boost::interprocess 解释了不同类的持久性。在 named_mutex 的情况下，它被列为内核或文件系统。由此我们可以假设 Windows 实现是使用文件系统，这就是它在您重新启动系统后仍然存在的原因。

根据您的情况，您可以为每个进程将自己的文件写入磁盘，然后在进程安全关闭时将其删除。如果 fie 存在，则重新启动进程时，一定是不干净的关闭，您可以使用 boost::interprocess::named_mutex::remove 静态函数来删除互斥锁。

【讨论】：

“为每个进程将你自己的文件写入磁盘，然后在进程安全关闭时将其删除”：更好的是，你可以CREATE_NEW FILE_ATTRIBUTE_TEMPORARY 文件，即使进程崩溃，Windows 也会自动删除。如果您收到 ERROR_FILE_EXISTS，则表示已使用互斥锁。虽然当然只使用 CreateMutex 和 WaitForSingleObject（总共大约 10 行 C++ 包装器）就可以了，并且没有 OP 的问题。

【参考方案2】：

看看 StlSoft 的process_mutex。跨平台（使用platformstl 组件，而不是操作系统特定的winstl 或unixstl 版本）和仅标头。

【参考方案3】：

我为此推出了自己的互斥锁，因为我不想仅仅为了这个功能而向某些重量级库添加依赖项。它用于生产代码并包含在我们的单元测试中 - 如果您发现任何问题，请告诉我。

这是一个仅限 Windows 的解决方案。

使用示例：

NamedSystemMutex m L"MyMutex" ;
std::lock_guard<NamedSystemMutex> lock m ;

Header NamedSystemMutex.h:

#pragma once

#include <string>
#include <windows.h> // Just needed for HANDLE

// Provides a system-wide, recursive, named lock. 
// This class satisfies requirements of C++11 concept "Lockable",  i.e. can be (and should be) used with unique_lock etc.
class NamedSystemMutex

public:
    explicit NamedSystemMutex(const std::wstring& name);
    ~NamedSystemMutex();

    // Moveable, not copyable
    NamedSystemMutex(const NamedSystemMutex& other) = delete;
    NamedSystemMutex(NamedSystemMutex&& other) = default;
    NamedSystemMutex& operator=(const NamedSystemMutex& other) = delete;
    NamedSystemMutex& operator=(NamedSystemMutex&& other) = default;

    void lock();
    void unlock();
    bool try_lock();

private:
    HANDLE handle_;
;

实施：

#include "NamedSystemMutex.h"
#include <stdexcept>

NamedSystemMutex::NamedSystemMutex(const std::wstring& name) 
    handle_ = CreateMutexW(nullptr, FALSE, name.c_str());
    if (handle_ == NULL) 
        throw std::runtime_error("Creation of mutex failed");
    


NamedSystemMutex::~NamedSystemMutex() 
    const BOOL result = CloseHandle(handle_);
    if (result == FALSE) 
        // Error: Failed to close mutex handle (Error ignored since we are in destructor)
    


void NamedSystemMutex::lock() 
    const auto result = WaitForSingleObject(handle_, INFINITE);
    if (result == WAIT_ABANDONED) 
        // Warning: Lock obtained, but on an abandoned mutex (was not correctly released before, e.g. due to a crash)
    
    else if (result != WAIT_OBJECT_0) 
        throw std::runtime_error("Failed to acquire lock");
    


void NamedSystemMutex::unlock() 
    const BOOL result = ReleaseMutex(handle_);
    if (result == FALSE) 
        throw std::runtime_error("Failed to release lock: calling thread does not own the mutex");
    


bool NamedSystemMutex::try_lock() 
    const auto result = WaitForSingleObject(handle_, 0);
    if (result == WAIT_TIMEOUT) 
        return false;
    
    if (result == WAIT_OBJECT_0) 
        return true;
    
    throw std::runtime_error("Failed to acquire lock");