std::scoped_lock 或 std::unique_lock 或 std::lock_guard？

Question

从this 的问题我了解到std::scoped_lock 是“std::lock_guard 的严格高级版本”。

从this 的问题中，我了解到“std::lock_guard 和std::unique_lock 是相同的”，只是std::unique_lock 具有一些额外的功能（例如try_lock），但代价是一些额外的开销。

std::scoped_lock 与 std::unique_lock 相比如何？

我希望通过这个问题得到解答的一些相关问题。

1. std::scoped_lock 和std::unique_lock 有什么区别？
2. 在什么情况下应该使用std::scoped_lock 而不是std::unique_lock？
3. 在什么情况下应该使用std::unique_lock 而不是std::scoped_lock？
4. 为什么std::scoped_lock 没有实现std::unique_lock 的一些附加功能？

Answer 1

这两个对象用于不同的目的。 scoped_lock 用于希望以无死锁方式锁定一些互斥对象的简单情况。锁定单个互斥体只是锁定多个互斥体的一种特殊情况。对象是完全不动的，而且非常简单。

unique_lock 提供了许多功能，其中很少有特别适用于同时锁定多个互斥锁的功能。

• 延迟锁定。推迟必须是全部或全部；您要么推迟锁定所有互斥锁，要么不锁定它们。不清楚为什么要推迟锁定一系列互斥锁，因为如果其中任何一个锁失败，您将不得不放弃任何成功的锁。

• 超时锁定。如果您想要 100 毫秒的超时时间，这是否意味着锁定所有互斥锁应该不超过 100 毫秒？即如果前3个立即锁，但下一个耗时75ms，如果第五个耗时30ms，是否应该认为超时？

• 采用互斥锁。在单个操作中锁定多个互斥锁的全部意义在于能够避免死锁。这是通过以全局一致的顺序锁定互斥锁来完成的。也就是说，任何使用std::lock 等效调用锁定这些互斥对象的地方都会以相同的顺序锁定它们，无论如何。

  如果其中一个互斥锁已经被锁定（因此应该采用锁定），那么它被锁定在std::lock 之外，因此您无法保证它被锁定在全局一致的顺序中。这忽略了指定采用哪些互斥体以及锁定哪些互斥体的难度。

• 所有权转让（可移动）。由于与采用锁类似的原因，这对于多个互斥锁来说是一个可疑的前景。仅当对std::lock 或等效项的单个调用锁定了所有感兴趣的互斥锁时，才能保证防止死锁。如果您要转移这些scoped_locks 的所有权，那么很容易在代码中处于同一范围内有多个scoped_locks 的位置，此时您可以一次锁定所有这些scoped_locks。这导致了std::lock 旨在避免的那种僵局。

请注意，std::lock（scoped_lock 功能的基础）甚至不会尝试提供任何这些功能。

会不会有 scoped_lock 的专门化，它只采用一种提供 unique_lock 行为的互斥类型？当然。但这会违反scoped_lock 的目的，即作为多个互斥锁的死锁安全锁。它只是偶然废弃了lock_guard，因为它在单个互斥体的情况下具有相同的接口。

此外，具有截然不同的接口和功能的模板专业化通常效果不佳。以vector<bool> 为例。