面试题：C++全局变量引用方式对多线程编程的影响

静态方式引用全局变量

问题：
- 线程安全问题：静态引用全局变量时，由于多个线程共享全局变量，若多个线程同时对其进行读写操作，会导致数据竞争。例如，一个线程读取全局变量的值并进行修改，在修改完成前，另一个线程也读取了该值，那么最终结果可能不是预期的。
- 数据竞争：当多个线程同时访问和修改全局变量时，会产生数据竞争。这会导致程序出现不确定的行为，例如计算结果错误、程序崩溃等。
解决方法：
- 使用互斥锁（Mutex）：通过互斥锁来保护对全局变量的访问。在访问全局变量前，线程必须先获取互斥锁，访问完成后释放互斥锁。这样可以确保同一时间只有一个线程能访问全局变量，避免数据竞争。
- 读写锁（Read - Write Lock）：如果对全局变量的读操作远多于写操作，可以使用读写锁。多个线程可以同时进行读操作，但写操作时需要独占锁，这样可以提高并发性能。

代码示例（以C++为例，使用互斥锁）：

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

std::mutex globalMutex;
int globalVariable = 0;

void increment() {
    for (int i = 0; i < 10000; ++i) {
        globalMutex.lock();
        globalVariable++;
        globalMutex.unlock();
    }
}

int main() {
    std::thread t1(increment);
    std::thread t2(increment);

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

    std::cout << "Final value of global variable: " << globalVariable << std::endl;
    return 0;
}

动态方式引用全局变量

问题：
- 线程安全和数据竞争问题与静态类似：动态引用全局变量时，同样存在多个线程共享该变量的情况，若没有适当的同步机制，会出现线程安全问题和数据竞争。例如，动态分配的全局变量可能被多个线程同时访问和修改，导致不一致的状态。
- 内存管理问题：动态分配的全局变量在多线程环境下的内存释放需要特别小心。如果一个线程释放了内存，而其他线程还持有指向该内存的指针，就会导致悬空指针问题，进而引发程序崩溃。
解决方法：
- 同步机制：与静态引用一样，可以使用互斥锁、读写锁等同步机制来保护对动态分配全局变量的访问。
- 智能指针：使用智能指针（如std::shared_ptr）来管理动态分配的全局变量。std::shared_ptr通过引用计数来自动管理内存释放，减少了手动释放内存带来的风险。

代码示例（以C++为例，使用互斥锁和智能指针）：

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

std::mutex globalMutex;
std::shared_ptr<int> globalDynamicVariable = std::make_shared<int>(0);

void increment() {
    for (int i = 0; i < 10000; ++i) {
        globalMutex.lock();
        (*globalDynamicVariable)++;
        globalMutex.unlock();
    }
}

int main() {
    std::thread t1(increment);
    std::thread t2(increment);

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

    std::cout << "Final value of global dynamic variable: " << *globalDynamicVariable << std::endl;
    return 0;
}

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