C++ 多线程并发控制——互斥锁 pthread_mutex

转自：http://blog.chinaunix.net/uid-21411227-id-1826888.html

1．引言：

 

互斥锁，是一种信号量，常用来防止两个进程或线程在同一时刻访问相同的共享资源。可以保证以下三点：

原子性：把一个互斥量锁定为一个原子操作，这意味着操作系统（或pthread函数库）保证了如果一个线程锁定了一个互斥量，没有其他线程在同一时间可以成功锁定这个互斥量。

唯一性：如果一个线程锁定了一个互斥量，在它解除锁定之前，没有其他线程可以锁定这个互斥量。

非繁忙等待：如果一个线程已经锁定了一个互斥量，第二个线程又试图去锁定这个互斥量，则第二个线程将被挂起（不占用任何cpu资源），直到第一个线程解除对这个互斥量的锁定为止，第二个线程则被唤醒并继续执行，同时锁定这个互斥量。

从以上三点，我们看出可以用互斥量来保证对变量（关键的代码段）的排他性访问。

 

2．函数说明：

需要的头文件：pthread.h

1）初始化互斥锁

函数原型：int  pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mp, const pthread_mutexattr_t *mattr)

参数说明：mp 互斥锁地址    mattr  属性 通常默认 null

初始化互斥锁之前，必须将其所在的内存清零。

如果互斥锁已初始化，则它会处于未锁定状态。互斥锁可以位于进程之间共享的内存中或者某个进程的专用内存中。

 

2）锁定互斥锁

函数原型：

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex); #include <pthread.h> pthread_mutex_t mutex; int ret; ret = pthread_ mutex_lock(&mp); /* acquire the mutex */

函数说明：

当 pthread_mutex_lock() 返回时，该互斥锁已被锁定。调用线程是该互斥锁的属主。如果该互斥锁已被另一个线程锁定和拥有，则调用线程将阻塞，直到该互斥锁变为可用为止。

如果互斥锁类型为 PTHREAD_MUTEX_NORMAL，则不提供死锁检测。尝试重新锁定互斥锁会导致死锁。如果某个线程尝试解除锁定的互斥锁不是由该线程锁定或未锁定，则将产生不确定的行为。

如果互斥锁类型为 PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK，则会提供错误检查。如果某个线程尝试重新锁定的互斥锁已经由该线程锁定，则将返回错误。如果某个线程尝试解除锁定的互斥锁不是由该线程锁定或者未锁定，则将返回错误。

如果互斥锁类型为 PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE，则该互斥锁会保留锁定计数这一概念。线程首次成功获取互斥锁时，锁定计数会设置为 1。线程每重新锁定该互斥锁一次，锁定计数就增加 1。线程每解除锁定该互斥锁一次，锁定计数就减小 1。 锁定计数达到 0 时，该互斥锁即可供其他线程获取。如果某个线程尝试解除锁定的互斥锁不是由该线程锁定或者未锁定，则将返回错误。

如果互斥锁类型是 PTHREAD_MUTEX_DEFAULT，则尝试以递归方式锁定该互斥锁将产生不确定的行为。对于不是由调用线程锁定的互斥锁，如果尝试解除对它的锁定，则会产生不确定的行为。如果尝试解除锁定尚未锁定的互斥锁，则会产生不确定的行为。

返回值：

pthread_mutex_lock() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况，该函数将失败并返回对应的值。

EAGAIN：由于已超出了互斥锁递归锁定的最大次数，因此无法获取该互斥锁。

EDEADLK：当前线程已经拥有互斥锁。

 

3）解除锁定互斥锁

函数原型：

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); #include <pthread.h> pthread_mutex_t mutex; int ret; ret = pthread_mutex_unlock(&mutex); /* release the mutex */

函数说明：pthread_mutex_unlock() 可释放 mutex 引用的互斥锁对象。互斥锁的释放方式取决于互斥锁的类型属性。如果调用pthread_mutex_unlock() 时有多个线程被 mutex 对象阻塞，则互斥锁变为可用时调度策略可确定获取该互斥锁的线程。对于PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE 类型的互斥锁，当计数达到零并且调用线程不再对该互斥锁进行任何锁定时，该互斥锁将变为可用。

返回值：pthread_mutex_unlock() 在成功完成之后会返回零。

其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况，该函数将失败并返回对应的值。

EPERM :当前线程不拥有互斥锁。

   

4）使用非阻塞互斥锁锁定

函数原型：

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex); #include <pthread.h> pthread_mutex_t mutex; int ret; ret = pthread_mutex_trylock(&mutex); /* try to lock the mutex */

函数说明：pthread_mutex_trylock() 是 pthread_mutex_lock() 的非阻塞版本。如果 mutex 所引用的互斥对象当前被任何线程（包括当前线程）锁定，则将立即返回该调用。否则，该互斥锁将处于锁定状态，调用线程是其属主。

返回值：pthread_mutex_trylock() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况，该函数将失败并返回对应的值。

EBUSY :

由于 mutex 所指向的互斥锁已锁定，因此无法获取该互斥锁。

EAGAIN：描述:

由于已超出了 mutex 的递归锁定最大次数，因此无法获取该互斥锁。

5）销毁互斥锁

函数原型：

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mp); #include <pthread.h> pthread_mutex_t mp; int ret; ret = pthread_mutex_destroy(&mp); /* mutex is destroyed */请注意，没有释放用来存储互斥锁的空间。

返回值：

pthread_mutex_destroy() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下任一情况，该函数将失败并返回对应的值。

EINVAL: mp 指定的值不会引用已初始化的互斥锁对象。