锁定多个互斥量

Question

我想知道是否可能同时锁定多个互斥量，例如：

我想知道是否可以同时锁定多个互斥体，例如：

 Mutex1.Lock();
 {
     Mutex2.Lock();
     {
          // Code locked by mutex 1 and 2.
     }
     Mutex2.Unlock();

     // Code locked by mutex 1.
 }
 Mutex1.Unlock();

这在某些情况下会非常有用。谢谢。

- grimgrom

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是的，这是可能的。只要小心，如果没有适当的谨慎，很容易导致死锁。 - Michael Burr

Answer 1

std::lock 似乎是为了解决这个问题而存在的。

使用死锁避免算法锁定给定的 Lockable 对象 lock1、lock2、...、lockn，以避免死锁。这些对象通过一系列未指定的 lock、try_lock、unlock 调用进行锁定。如果 lock 或 unlock 的调用导致异常，则在重新抛出之前，对任何已锁定的对象调用 unlock。

http://zh.cppreference.com/w/cpp/thread/lock

- Pubby

Answer 2

C++17还提供了scoped_lock，用于锁定多个互斥对象，以RAII风格避免死锁，类似于lock_guard。

#include<mutex>

std::mutex mtx1, mtx2;
void foo()
{
    std::scoped_lock lck{mtx1, mtx2};
    // proceed
}

- Passer By

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不幸的是，目前Ubuntu默认的gcc v5.4还不支持std::scoped_lock。但可以使用Boost库的类似功能。 - mc.dev

Answer 3

如果应用程序中两个线程以相反的顺序获取锁，则每个线程都可能在等待另一个线程释放其中一个锁，因此必须保持一致的锁定顺序，否则会导致死锁。

建议使用作用域锁定和解锁工具来确保异常安全，以确保锁始终被释放（例如，std::mutex 的 std::lock_guard）：

std::mutex mtx1;
std::mutex mtx2;

std::lock_guard<std::mutex> mtx1_lock(mtx1);
{
    std::lock_guard<std::mutex> mtx2_lock(mtx2);
    {
    }
}

如果你的编译器不支持这些C++11特性，那么boost有类似的功能在boost::mutex和boost::lock_guard中。

- hmjd

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我正在使用pthread，是否可以在不使用c++11的情况下保护我的程序免受死锁？我在.Lock()和.Unlock()函数中使用pthread_mutex_lock和unlock。 - grimgrom

@grimgrom，是的。提到lock_guard是因为它使得异常安全更容易实现，但并不是避免死锁所必需的。为了避免死锁，请确保锁总是按照相同的顺序获取，并且无论锁获取后的代码如何退出，都要_始终_释放锁。 - hmjd

这只是使处理异常更简单而已。 - hmjd

如果在其他地方的代码在锁定mtx1之前锁定了mtx2，并且与此代码同时锁定了mtx1然后锁定了mtx2，那么锁保护程序将无法解决死锁问题。两个线程都将永远等待另一个线程释放它们所需的锁。这就是本答案开头提到的问题，但似乎已经被RAII讨论所掩盖。死锁是多重锁定的主要问题。 - doug65536

这个例子是不安全的，正如doug65536已经提到的那样，除非你能保证每次锁定这些互斥量时，它们总是按相同的顺序锁定（祝你好运）。绝对安全的方法是使用std::lock，就像Pubby建议的那样。 - paercebal