C++ 自旋锁简单实现

C++11 版不带自旋锁的API，我们可以手动实现，有的时候线程执行的功能比较简单，或者说代码量较少，如果使用mutex的话，开销比较大，但是使用mutex的锁，线程处于非运行态时不占用CPU，这是其他的线程可以运行，使用自旋锁时线程被阻塞，但是被阻塞线程依然不会让出CPU，而是会不断的while来检查锁的状态，有点浪费CPU，所以自旋锁一般适用于简短的不耗时的线程

自旋锁可以使用如下方式来实现：

class spin_lock {
private:
    atomic_flag flag;
public:
    spin_lock() = default;
    spin_lock(const spin_lock&) = delete;
    spin_lock& operator=(const spin_lock) = delete;
    void lock() {   //acquire spin lock
        while (flag.test_and_set());
    }
    void unlock() {   //release spin lock
        flag.clear();
    }
};

atomic_flag是原子操作的，获得锁后会把此变量置为true，然后另外一个进程就会因为flag=true而一直在while处执行循环，知道获得锁的线程将锁释放(将falg置为false)，此时线程的flag.test_and_set()就会返回false，跳出while循环，并把flag置为true，使用如下：

// 02自旋锁.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

#include "stdafx.h"
#include <thread>
#include <atomic>
#include <iostream>
#include <cstdio>
using namespace std;
using namespace this_thread;
using namespace chrono;

class spin_lock {
private:
    atomic_flag flag;
public:
    spin_lock() = default;
    spin_lock(const spin_lock&) = delete;
    spin_lock& operator=(const spin_lock) = delete;
    void lock() {   //acquire spin lock
        while (flag.test_and_set());
    }
    void unlock() {   //release spin lock
        flag.clear();
    }
};

int num = 0;
spin_lock splock;
void func()
{
    for (int i = 0; i < 100000; ++i)
    {
        splock.lock();
        ++num;
        //sleep_for(milliseconds(100));
        splock.unlock();
    }
}

int main()
{
    cout << "程序开始执行" << endl;
    thread t1(func);
    thread t2(func);
    thread t3(func);
    t1.join();
    t2.join();
    t3.join();
    cout << num << endl;
    return 0;
}

另外需要注意的是，在锁中不能加休眠，假如加入休眠，线程A获得锁之后进行休眠，此时并未释放锁，flag还是true，但是在CPU调度下会执行线程B，线程B此时就会检查锁的状态，由于A并没有释放锁，所以线程B会死在while中，导致CPU无法调度运行其他线程，也就无法运行线程A的解锁，如此会产生死锁