C++17에서의 mutex, lock

1. 기본 std::mutex 사용

std::mutex는 임계 구역(critical section)을 보호하기 위한 가장 기본적인 뮤텍스입니다.

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <thread>

std::mutex mtx;

void print_message(const std::string& msg) {
    mtx.lock();
    std::cout << msg << std::endl;
    mtx.unlock();
}

int main() {
    std::thread t1(print_message, "Hello from thread 1");
    std::thread t2(print_message, "Hello from thread 2");

    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

주의: lock()과 unlock()은 반드시 쌍으로 호출되어야 하며, 예외 발생 시 unlock이 호출되지 않아 데드락의 원인이 될 수 있음.

2. std::lock_guard 사용

std::lock_guard는 예외 안전성을 위해 사용되는 RAII 스타일의 뮤텍스 관리 도구입니다.

void print_message(const std::string& msg) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
    std::cout << msg << std::endl;
}

스코프를 벗어나면 자동으로 unlock()이 호출됨.

3. std::unique_lock 사용

std::unique_lock은 lock_guard보다 더 유연한 뮤텍스 관리가 가능합니다. 예: 지연 잠금, 조건 변수와의 조합 등

void print_message(const std::string& msg) {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
    std::cout << msg << std::endl;
    // lock.unlock(); // 수동 해제도 가능
}

4. std::recursive_mutex

같은 쓰레드에서 여러 번 lock이 필요한 경우 사용합니다.

std::recursive_mutex rmtx;

void recursive_function(int count) {
    if (count <= 0) return;
    rmtx.lock();
    std::cout << "Depth: " << count << std::endl;
    recursive_function(count - 1);
    rmtx.unlock();
}

5. std::timed_mutex, std::recursive_timed_mutex

특정 시간 내에 lock을 얻지 못하면 포기하도록 설계된 뮤텍스입니다.

std::timed_mutex tmtx;

void try_lock_example() {
    if (tmtx.try_lock_for(std::chrono::milliseconds(100))) {
        std::cout << "Lock acquired" << std::endl;
        tmtx.unlock();
    } else {
        std::cout << "Timeout: failed to acquire lock" << std::endl;
    }
}

6. std::lock 함수

여러 뮤텍스를 동시에 안전하게 lock할 때 사용합니다. 데드락 방지를 위한 도구입니다.

데드락 케이스

// 쓰레드 A
m1.lock();
m2.lock(); // 잠금 대기 중

// 쓰레드 B
m2.lock();
m1.lock(); // 잠금 대기 중 → 데드락 발생!

쓰레드는 제 각각 돌기 때문에, 쓰레드A, B가 m1, m2를 lock을 한 다음 lock을 하게 되는 경우가 발생하게 되면 서로가 가진 뮤텍스를 기다리다가 영원히 대기 상태에 빠지게 됩니다.

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <thread>

std::mutex m1, m2;

void threadA() {
    std::lock(m1, m2); // 안전하게 두 뮤텍스를 모두 잠금
    std::lock_guard<std::mutex> lk1(m1, std::adopt_lock);
    std::lock_guard<std::mutex> lk2(m2, std::adopt_lock);
    std::cout << "Thread A acquired both locks\n";
}

void threadB() {
    std::lock(m2, m1); // 순서를 바꿔도 안전하게 잠금
    std::lock_guard<std::mutex> lk1(m2, std::adopt_lock);
    std::lock_guard<std::mutex> lk2(m1, std::adopt_lock);
    std::cout << "Thread B acquired both locks\n";
}

int main() {
    std::thread t1(threadA);
    std::thread t2(threadB);

    t1.join();
    t2.join();
}

여기서 std::lock은 내부적으로 양쪽 쓰레드에서 같은 방식으로 동기화를 해주기 때문에 데드락 없이 둘 다 잠금에 성공할 수 있어요.

7. 주의사항 요약

• 뮤텍스는 가능한 한 짧은 영역에서만 잠그고 풀어야 함
• lock을 해제하지 않고 예외가 발생하면 데드락이 발생할 수 있음 → RAII 스타일 사용 권장
• 여러 뮤텍스를 동시에 잠글 경우 반드시 std::lock 사용
• 가능한 경우 std::scoped_lock (C++17부터 도입)을 사용하면 더 안전하게 여러 뮤텍스를 다룰 수 있음

std::mutex m1, m2;

void example() {
    std::scoped_lock lock(m1, m2);  // C++17: 데드락 방지 + RAII
    // 임계 구역
}

C++17에서 달라진 점 (C++14와 비교)

C++17은 C++14에 비해 여러 가지 새로운 기능과 개선점을 도입하여, 개발자 생산성, 코드 가독성, 그리고 언어의 표현력을 크게 향상시켰습니다. 아래 표와 목록에서 주요 변경 사항을 정리합니다.

주요 변경점 비교

C++17에서 추가된 주요 기능 및 개선 사항

• Inline 변수: 헤더 파일에서 변수 정의/초기화 가능, ODR(One Definition Rule) 위반 방지
• 구조적 바인딩 (Structured Bindings): 튜플, 구조체 등 복합 객체를 개별 변수로 분해할 수 있음
•  

  cpp

  auto [x, y] = std::make_pair(1, 2);
• constexpr if: 템플릿 코드에서 컴파일 타임 조건 분기 가능
•  

  cpp

  if constexpr (조건) { /* ... */ }
• Fold Expressions: 가변 인자 템플릿을 간결하게 연산할 수 있는 문법 도입
•  

  cpp

  template<typename... Args> auto sum(Args... args) { return (args + ...); }
• 파일 시스템 라이브러리(std::filesystem): 파일 및 디렉토리 작업을 표준화된 방식으로 지원
• 병렬/동시 STL 알고리즘: 표준 라이브러리 알고리즘에 병렬 실행 정책 지원
• if/switch 초기화자: if, switch문에서 변수 선언 및 초기화 가능
•  

  cpp

  if (int x = func(); x > 0) { /* ... */ }
• 중첩 네임스페이스: 여러 네임스페이스를 한 줄로 선언 가능
•  

  cpp

  namespace a::b::c { /* ... */ }
• std::optional: 값이 있을 수도 없을 수도 있는 상황을 명확하게 표현
• 클래스 템플릿 인자 추론(CTAD): 객체 생성 시 템플릿 인자를 명시하지 않아도 자동 추론
•  

  cpp

  std::pair p(1, 2); // std::pair<int, int>로 추론
• 기타: std::variant, std::any, std::string_view 등 유틸리티 타입 추가, lambdas 개선, 기타 표준 라이브러리 확장

요약

• C++14는 C++11의 기능을 다듬고 소폭 확장한 "마이너 업그레이드"였다면,
  C++17은 새로운 문법, 표준 라이브러리 확장, 컴파일 타임 프로그래밍 강화 등
  실질적인 "메이저 업그레이드"에 가까운 변화가 많습니다
• 대부분의 기능은 기존 코드와의 호환성을 유지하면서,
  새로운 코드 작성 시 코드의 간결성, 안전성, 효율성을 크게 높여줍니다.

C++17로의 전환은 최신 컴파일러(GCC, Clang, MSVC 등)에서 모두 지원되며,
현대적인 C++ 코드를 작성하고자 한다면 적극적으로 권장됩니다