面试题：C++ 引用与指针在多线程异常处理场景下的挑战与应对

1. 引用和指针在多线程异常处理中的挑战

线程安全问题：
- 指针：多个线程可能同时访问和修改同一个指针所指向的内存。例如，一个线程释放了指针指向的内存，而另一个线程仍在使用该指针，这就导致了悬垂指针问题，可能引发未定义行为。
- 引用：由于引用一旦初始化就不能重新绑定，在多线程环境下，如果引用所绑定的对象被其他线程意外销毁，也会导致类似悬垂指针的问题。
数据竞争：
- 指针：当多个线程对指针进行读写操作时，如果没有适当的同步机制，就会发生数据竞争。例如，一个线程正在修改指针指向的内容，另一个线程同时读取该内容，可能导致读取到不一致的数据。
- 引用：同样，对引用所绑定对象的并发读写操作，如果没有同步，也会产生数据竞争。

2. 通用异常处理策略思路

资源管理：使用智能指针（如 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr）来管理动态分配的资源。智能指针会在其作用域结束时自动释放资源，避免手动释放带来的问题。
同步机制：使用互斥锁（std::mutex）、条件变量（std::condition_variable）等同步工具来保护共享资源，防止数据竞争。
异常安全设计：确保函数在抛出异常时，不会导致资源泄漏或使程序处于不一致状态。遵循 “基本异常安全保证” 和 “强异常安全保证” 原则。

3. 伪代码示例

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

class SharedResource {
public:
    SharedResource() { std::cout << "SharedResource created" << std::endl; }
    ~SharedResource() { std::cout << "SharedResource destroyed" << std::endl; }
    void doWork() { std::cout << "Doing work on SharedResource" << std::endl; }
};

std::mutex resourceMutex;
std::shared_ptr<SharedResource> sharedResource;

void threadFunction() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(resourceMutex);
    if (!sharedResource) {
        try {
            sharedResource = std::make_shared<SharedResource>();
        } catch (const std::exception& e) {
            // 处理异常，例如记录日志
            std::cerr << "Exception in creating SharedResource: " << e.what() << std::endl;
            // 可以选择抛出异常或者进行其他处理
            throw;
        }
    }
    lock.unlock();

    // 使用共享资源
    try {
        sharedResource->doWork();
    } catch (const std::exception& e) {
        // 处理使用资源时的异常
        std::cerr << "Exception in using SharedResource: " << e.what() << std::endl;
    }
}

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

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

    return 0;
}

在上述伪代码中：

使用 std::shared_ptr 来管理共享资源 SharedResource，确保资源在不再被使用时自动释放。
使用 std::mutex 来保护对 sharedResource 的初始化操作，避免多个线程同时创建资源导致的数据竞争。
在每个可能抛出异常的操作周围使用 try - catch 块来捕获并处理异常，确保程序在异常发生时不会崩溃，并且资源能够得到正确管理。

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面试题：C++ 引用与指针在多线程异常处理场景下的挑战与应对

知识考点

面试题答案

1. 引用和指针在多线程异常处理中的挑战

2. 通用异常处理策略思路

3. 伪代码示例