面试题：C++中全局变量在多线程环境下的缺点及解决办法

Question

在C++多线程编程中，使用全局变量会带来哪些常见问题？请举例说明，并阐述至少一种解决这些问题的方法。

Answer 1

1. 常见问题
   • 数据竞争：多个线程同时访问和修改全局变量时，可能导致数据不一致。例如：

#include <iostream>
#include <thread>

int globalVar = 0;

void increment() {
    for (int i = 0; i < 10000; ++i) {
        globalVar++;
    }
}

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

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

    std::cout << "Expected: 20000, Actual: " << globalVar << std::endl;
    return 0;
}

- **初始化顺序问题**：全局变量的初始化顺序在多线程环境下可能难以控制，如果一个线程依赖另一个全局变量在初始化后才能正确执行，可能出现问题。

2. 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，确保同一时间只有一个线程能修改全局变量。例如：

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

std::mutex globalMutex;
int globalVar = 0;

void increment() {
    for (int i = 0; i < 10000; ++i) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(globalMutex);
        globalVar++;
    }
}

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

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

    std::cout << "Expected: 20000, Actual: " << globalVar << std::endl;
    return 0;
}

在上述代码中，std::lock_guard在构造时自动锁定互斥锁，在析构时自动解锁，从而保证了对globalVar的安全访问。