Как mutex определяет, какой именно объект нужно блокировать?

#c++ #многопоточность #c++11 #mutex

Как известно,


  Задача мьютекса — защита объекта от доступа к нему других потоков,
  отличных от того, который завладел мьютексом. В каждый конкретный
  момент только один поток может владеть объектом, защищённым мьютексом.
  Если другому потоку будет нужен доступ к переменной, защищённой
  мьютексом, то этот поток блокируется до тех пор, пока мьютекс не будет
  освобождён.


Но как мьютекс определяет, доступ к какому именно ресурсу/объекту/переменной нужно
блокировать? Ведь в него не передается никаких параметров, из которых он мог бы знать
что именно защищать. 

Если что, речь о std::mutex, с++11. 
    

Ответы

Ответ 1

Дополню ответ @alexis031182.

Мьютекс или семафор, как его обобщение (конкретно, объект (переменная), расположенный
по некоторому адресу) это точка синхронизации потоков кода одного или (в некоторых
случаях) нескольких процессов.

И ничего более. Он ничего не защищает. Ни объекты в памяти, ни участки кода. Поток
не вызывающий операцию lock с этим мьютексом может делать что хочет с любыми переменными
и участками кода. Защита производится на логическом уровне (в голове разработчика).

Фактически  поток кода, вызвавший операцию lock для указанного мьютекса увеличивает
счетчик, связанный с этим мьютексом и продолжает выполнение если счетчик был равен нулю.

В противном случае этот поток  ожидает, пока счетчик не станет равен 0 (тогда он
в свою очередь увеличит его и продолжит выполняться), что произойдет, когда кто-то
вызовет unlock, уменьшающий счетчик на 1.


Ответ 2

По сути, никак. Он и не защищает конкретный объект.

Мьютекс лишь гарантирует, что обращения к данным под мьютексом сериализованы. (То
есть, что невозможны гонки данных.) Ответственность работать с нужными объектами возлагается
на вас, программиста.

То, что вы описали, говорит не о том, что делает мьютекс, а лишь о том, для чего
он предназначен, и что вы можете при помощи него делать (сами).


Ответ 3

У любого мютекса есть функции lock и unlock (они могут называться по разному, но
суть от этого не меняется. Некоторые мютексы могут использовать raii, автоматически
вызывая нужные функции).

А защищает он кусок кода, который не может быть исполнен, если мютекс в залоченном
состоянии. То есть, один мютекс может защищать много различных мест и они не будут
исполнены одновременно (актуально при многопоточном выполнении). С другой стороны,
в системе может существовать много мютексов одновременно и они не будут мешать друг-дружке.


Ответ 4

Мьютекс по сути обеспечивает то, что называется «критической секцией» (критическим
разделом) - т.е. код, который может выполняться одновременно только одним потоком.

Но если данный мьютекс навесить на код, который обращается к некоторой переменной
- то создается впечатление, что он защищает объект, а не фрагмент кода.


Ответ 5

Позвольте аллегорию... Кто раньше встал, того и тапки. Нет никакой необходимости
отмечать сей факт на них самих. Первый надел - владей, ты победил. Соответственно,
кто не успел, тот опоздал, и будет пребывать в унылом ожидании, пока столь полезный,
но совершенно неразделяемый ресурс не будет освобождён. Конечно, в какой-то мере пример
притянут за уши, поскольку в реальной жизни нельзя исключить вариант силового решения
вопроса. Но речь о мьютексах, а потому безусловность контроля за процессом передела
имущества само собой разумеется. Лишь добрая воля счастливчика, на этот раз успевшего
первым, позволит другому воспользоваться предметом вожделенного комфорта.

Сам себя дополню.

С тапками аллегория не получилось потому, что многие могут представить себе рабочее
существование без них. А суть не в тапках, а в контексте выполнения. Посредством мьютекса
контекст выполнения одного потока блокирует/высвобождает контекст выполнения другого
или других. А так - да, тапки ни при чём, дело в голове.


  — Кстати, д’Артаньян: я слышал, что некий Милон Кротонский проделывал
  удивительные вещи. Он, например, обматывал голову верёвкой и одним
  движением головных мускулов!!!… разрывал её. Он сбивал быка одним
  ударом кулака и уносил его на своих плечах… ну, и тому подобное. Я,
  когда узнал обо всём этом… Я проделал у себя в Пьерфоне… ну, всё то же
  самое, что и этот Милон. За исключением одного: я никак не мог
  разорвать головой верёвку.
  
  — Это оттого, что у Вас сила… не в голове.