面试题：C++ 函数指针动态绑定在多线程环境下的问题与解决方案

可能遇到的问题及原因

数据竞争：
- 原因：在多线程环境下，多个线程可能同时尝试修改或访问与函数指针相关的数据，例如函数指针本身、指向函数所需的上下文数据等。如果没有适当的同步机制，就会导致数据竞争。比如一个线程正在修改函数指针指向的函数，而另一个线程同时调用该函数指针，可能会导致未定义行为。
线程安全问题：
- 原因：函数指针动态绑定过程可能涉及多个步骤，如获取函数地址、更新指针等。如果这些操作不是原子的，在多线程环境下，不同线程执行这些步骤的顺序可能交错，导致不一致的状态。例如，一个线程在更新函数指针时，另一个线程可能读取到了部分更新后的无效指针值。

解决方案

使用互斥锁（Mutex）：
- 原理：通过互斥锁来保护对函数指针的访问和修改操作，确保同一时间只有一个线程可以进行这些操作。
- 代码示例：

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

std::mutex mtx;
void (*func_ptr)() = nullptr;

void func1() {
    std::cout << "func1 called" << std::endl;
}

void func2() {
    std::cout << "func2 called" << std::endl;
}

void thread1() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
    func_ptr = func1;
}

void thread2() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
    func_ptr = func2;
}

void thread3() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
    if (func_ptr) {
        func_ptr();
    }
}

int main() {
    std::thread t1(thread1);
    std::thread t2(thread2);
    std::thread t3(thread3);

    t1.join();
    t2.join();
    t3.join();

    return 0;
}

使用原子操作（Atomic）：
- 原理：C++ 标准库中的 std::atomic 类型提供了原子操作，对于函数指针类型（如果指针类型支持原子操作），可以直接使用原子操作来确保对指针的读写和修改是原子的，避免数据竞争。
- 代码示例：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <atomic>

std::atomic<void (*)()> func_ptr(nullptr);

void func1() {
    std::cout << "func1 called" << std::endl;
}

void func2() {
    std::cout << "func2 called" << std::endl;
}

void thread1() {
    func_ptr.store(func1);
}

void thread2() {
    func_ptr.store(func2);
}

void thread3() {
    auto ptr = func_ptr.load();
    if (ptr) {
        ptr();
    }
}

int main() {
    std::thread t1(thread1);
    std::thread t2(thread2);
    std::thread t3(thread3);

    t1.join();
    t2.join();
    t3.join();

    return 0;
}

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