std::mutex 如何在不同的线程中解锁？

Posted 2023-02-22

【中文标题】std::mutex 如何在不同的线程中解锁？

【英文标题】：How std::mutex got unlocked in different thread?

【发布时间】：2017-04-19 05:45:49

【问题描述】：

我正在阅读二进制信号量和互斥锁 (Difference between binary semaphore and mutex) 之间的差异，我想验证的一件事是，当任务锁定（获取）互斥锁时，只有它可以解锁（释放）它。如果另一个任务尝试解锁尚未锁定（因此不拥有）的互斥锁，则会遇到错误情况，最重要的是，互斥锁未解锁，为此我在 c++14 中创建了以下代码：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <chrono>
using namespace std;

int counter;
int i;
std::mutex g_pages_mutex;
void increment()

    std::cout<<"increment...."<<std::endl;    
    g_pages_mutex.lock();
    bool flag = g_pages_mutex.try_lock();
    std::cout<<"increment Return value is "<<flag<<std::endl;
    counter++;
    std::this_thread::sleep_for(5s);

void increment1()

    std::this_thread::sleep_for(5s);    
    std::cout<<"increment1...."<<std::endl;       
    g_pages_mutex.unlock();    
    counter++;
    bool flag = g_pages_mutex.try_lock();
    std::cout<<"increment1 Return value is "<<flag<<std::endl;

int main()

    counter = 0;
    std::thread t(increment);
    std::thread t1(increment1);
    t.join();
    t1.join();
    return 0;

但是，通过这个示例，我能够从不拥有它的线程中解锁互斥锁，所以只是想在理解上存在一些差距，还是 c++14 std::mutex 中存在这个问题？

【问题讨论】：

en.cppreference.com/w/cpp/thread/mutex/unlock

description of std::mutex::unlock 的开头句是不言自明的。 “互斥锁必须被当前执行线程锁定，否则行为未定义。”

【参考方案1】：

在调用线程拥有的std::mutex（非递归）上调用try_lock，在调用线程不拥有的互斥锁上调用unlock，并在持有互斥锁的同时结束线程，所有这些都会导致未定义的行为。

它可能看起来成功，它可能会失败并抛出异常，它可能会格式化你的硬盘驱动器，它可能会召唤鼻恶魔，它可能会穿越并为你纠正你的代码，或者它可能会做其他事情。就标准而言，任何东西都是允许的。

【参考方案2】：

根据 (std)30.4.1.2，调用unlock 的前提是拥有互斥锁的所有权：

表达式 m.unlock() 应具有良好的格式并具有以下语义：

要求：调用线程应拥有互斥锁。

由于执行increment1 的线程不拥有互斥锁的所有权，它引发了未定义的行为。

【参考方案3】：

来自cppreference std::mutex（强调我的）：

如果互斥锁被销毁但仍由任何线程拥有，或者线程在拥有互斥锁时终止，则程序的行为是不确定的。

来自std::mutex::try_lock 和TC points out in their answer 上的同一站点：

如果 try_lock 由已拥有互斥锁的线程调用，则行为未定义。

还有std::mutex::unlock 和TC points out in their answer：

互斥锁必须被当前执行线程锁定，否则行为未定义。

您的函数和线程都会导致未定义的行为：

increment 调用lock() 然后try_lock()：未定义的行为 increment1 在拥有互斥锁之前调用 unlock()：未定义的行为

如果您在线程结束前不调用unlock()，从increment 中删除try_lock() 仍会导致未定义的行为。

您应该更喜欢使用std::lock_guard，或者对于简单的int，您也可以使用std::atomic

【讨论】：

我怀疑这有什么问题，但如果我知道它是什么，我会被诅咒的......