面试题：C++指针函数返回值与多线程环境下的资源管理

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

std::mutex sharedResourceMutex;
std::unique_ptr<int> sharedResource;

// 初始化共享资源
void initializeSharedResource() {
    sharedResource.reset(new int(42));
}

// 从共享资源获取数据并处理，返回指向处理后数据的指针
std::unique_ptr<int> getDataAndProcess() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(sharedResourceMutex);
    if (!sharedResource) {
        throw std::runtime_error("Shared resource not initialized");
    }
    // 这里简单地将数据翻倍作为处理
    int processedData = *sharedResource * 2;
    return std::make_unique<int>(processedData);
}

int main() {
    // 初始化共享资源
    initializeSharedResource();

    // 定义多个线程调用函数
    const int numThreads = 5;
    std::thread threads[numThreads];
    std::unique_ptr<int> results[numThreads];

    for (int i = 0; i < numThreads; ++i) {
        threads[i] = std::thread([&results, i]() {
            try {
                results[i] = getDataAndProcess();
            } catch (const std::exception& e) {
                std::cerr << "Exception in thread: " << e.what() << std::endl;
            }
        });
    }

    // 等待所有线程完成
    for (auto& thread : threads) {
        thread.join();
    }

    // 输出结果验证正确性
    for (int i = 0; i < numThreads; ++i) {
        if (results[i]) {
            std::cout << "Thread " << i << " result: " << *results[i] << std::endl;
        }
    }

    return 0;
}

同步机制描述

互斥锁（std::mutex）：用于保护共享资源sharedResource。在访问共享资源前，通过std::lock_guard<std::mutex>来锁定互斥锁，这是一种RAII（Resource Acquisition Is Initialization）机制，在构造时锁定互斥锁，在析构时自动解锁，确保了即使函数因异常提前退出，互斥锁也能正确解锁，防止死锁。
智能指针（std::unique_ptr）：用于管理动态分配的内存，避免内存泄漏。sharedResource使用std::unique_ptr<int>来管理共享资源的内存，getDataAndProcess函数返回std::unique_ptr<int>来管理处理后数据的内存。当std::unique_ptr离开其作用域时，会自动释放其所指向的内存，从而避免了悬空指针和内存泄漏问题。

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同步机制描述