C++类构造函数中如何为已声明的unique_lock关联对应mutex

std::unique_lock默认构造出来是空锁状态，不会自动和任何互斥量建立关联，内部仅保存一个空的mutex指针，必须手动传入目标互斥量的地址才能完成绑定。

实现过程中需要重点规避两个问题：

• 绑定锁时不能直接触发加锁，不然构造类对象时就会把所有互斥量独占，直接造成死锁，需要用std::defer_lock标记，仅建立关联、不主动获取锁的所有权
• 类成员的析构顺序和声明顺序完全相反，必须保证绑定了mutex的unique_lock，比被绑定的mutex更早析构，不然程序退出时unique_lock会访问已经销毁的mutex，触发未定义行为

调整类成员声明顺序 #

原类的成员声明顺序会导致析构时先销毁被unique_lock关联的mutex，必须调整为如下顺序：

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <string>

#define PHILO_NUM 5
class philosophers
{
private:
    // 先声明所有被关联的互斥量，保证它们的析构时机晚于对应的unique_lock
    std::mutex _mu[PHILO_NUM];
    std::mutex _screenMutex;
    // 再声明对应的unique_lock对象，析构时会先销毁这部分unique_lock，再销毁前面的互斥量
    std::unique_lock<std::mutex> _fork[PHILO_NUM];
    std::unique_lock<std::mutex> _screen;
public:
    philosophers();
};

构造函数内完成绑定 #

利用unique_lock的移动赋值特性，在循环和函数末尾完成对应关系绑定：

#include "philosophers.h"

philosophers::philosophers()
{
    for (int i = 0; i < PHILO_NUM; i++)
    {
        // 将_fork[i]绑定到对应的_mu[i]，defer_lock表示仅关联、不主动加锁
        _fork[i] = std::unique_lock<std::mutex>(&_mu[i], std::defer_lock);
    }
    // 将_screen绑定到屏幕互斥量，同样仅关联不主动加锁
    _screen = std::unique_lock<std::mutex>(&_screenMutex, std::defer_lock);
}

实现细节说明 #

• 绑定的时候必须传入互斥量的地址，unique_lock内部存储的是对应mutex的指针，无法直接绑定mutex的副本
• std::defer_lock是必填参数，省略的话构造临时unique_lock时会立刻阻塞给对应mutex加锁，类构造完成时所有叉子、屏幕锁都会被独占，后续业务无法正常运行
• 这种赋值方式完全合法：unique_lock是仅支持移动语义的类型，右侧构造的临时对象是右值，赋值时会直接把内部持有的mutex指针转移给左侧成员，没有额外拷贝开销

内容的提问来源于stack exchange，提问作者DavidHaGever