面试题：C++ 中存储位置对变量生命周期及访问控制的影响

Question

假设你有一个包含全局变量、局部变量和静态局部变量的C++程序。阐述这些不同类型变量由于存储位置不同，在生命周期和访问控制方面有哪些特点和区别？并且说明在多线程环境下，这些变量的存储位置会带来哪些潜在问题？

Answer 1

全局变量

1. 存储位置：存储在全局数据区（静态存储区）。
2. 生命周期：从程序启动开始，到程序结束时销毁。
3. 访问控制：在整个程序的所有文件中都可以访问（需注意作用域规则，若在某个源文件中定义为static，则只能在该源文件内访问）。
4. 多线程问题：多个线程可能同时访问和修改全局变量，容易引发竞态条件，导致数据不一致问题。通常需要使用同步机制（如互斥锁）来保护对全局变量的访问。

局部变量

1. 存储位置：一般存储在栈上（动态存储区），对于函数内的对象，会在栈上分配空间。但如果局部变量是用new动态分配的，那么它存储在堆上。
2. 生命周期：从变量声明处开始，到所在代码块结束时销毁。函数调用结束，局部变量在栈上的空间会被释放。
3. 访问控制：只能在声明它的代码块内访问。
4. 多线程问题：每个线程都有自己独立的栈空间，因此局部变量在线程间是隔离的，一般不会出现多线程访问冲突问题。不过，若局部变量指向了共享资源（如通过new分配在堆上的内存），依然可能产生竞态条件。

静态局部变量

1. 存储位置：存储在全局数据区（静态存储区），和全局变量类似。
2. 生命周期：从第一次执行到其声明语句开始，直到程序结束时销毁。即使所在函数多次调用，静态局部变量的值也会保持上次调用结束时的值。
3. 访问控制：只能在声明它的函数内访问，具有函数作用域。
4. 多线程问题：由于静态局部变量存储在全局数据区，多个线程可能同时访问和修改它，同样可能引发竞态条件，需要同步机制来保护。