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C++ 编程指南27 - 始终将 mutex 与它所保护的数据一起定义，并尽可能使用 synchronized_value＜T＞

news 来源：原创 2025/8/22 4:02:24

一：概述

        在多线程编程中，互斥锁（std::mutex）的作用是保护共享数据的访问。但如果 mutex 和它保护的数据分开定义，可能会导致以下问题：

  1. 锁的使用不明显：程序员可能会忘记获取 mutex 就访问数据，导致数据竞争（race condition）。
  2. 锁管理混乱：代码阅读者难以明确哪个 mutex 保护哪个数据，可能会误用错误的 mutex，导致死锁或数据不一致。
  3. 封装性不足：数据和 mutex 分离，使得访问数据变得不安全。

二：反面示例代码

        在下面的代码中，  m 作为全局变量，与 shared_data 分开定义，代码阅读者无法一眼看出它们的关系。可能会出现开发人员在某处访问 shared_data 时忘记加锁，从而导致数据竞争。

#include <mutex>std::mutex m;
int shared_data;  //  mutex 和数据分离了，容易误用void update() {std::lock_guard<std::mutex> lk(m);shared_data++;  // 这里虽然正确加锁，但数据和锁分离，不直观
}

三：正确示例代码               

  在下面代码中，std::mutex m 就在数据 value 的旁边，让开发人员知道访问 value 时必须加锁。update() 方法显式地使用 lock_guard，确保 mutex 正确使用。

#include <mutex>struct Record {std::mutex m;   // 明确表示需要加锁int value;void update() {std::lock_guard<std::mutex> lk(m);value++;}
};

         C++ 标准委员会（WG21）提议引入 synchronized_value<T>，它会自动管理 mutex 并提供安全的数据访问，避免手动锁管理的错误。在 C++23 及以后，如果 synchronized_value<T> 可用，优先使用它！

#include <syncstream>  // C++23 标准库class MyClass {struct DataRecord {int x;void increment() { x++; }};std::synchronized_value<DataRecord> data;  //  由 synchronized_value 自动管理锁public:void update() {data->increment();  // 访问 data 时自动加锁}
};

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