面试题：C++优化全局变量引用性能在多线程环境下的考量

使用std::shared_ptr和std::mutex：
- C++特性：
  - std::shared_ptr：用于管理动态分配的对象（这里是std::vector<int>），它可以自动处理对象的内存释放，通过引用计数机制，当最后一个指向对象的shared_ptr被销毁时，对象的内存会被自动释放。
  - std::mutex：提供了一种互斥机制，用于保护共享资源（globalVec），确保同一时间只有一个线程可以访问该资源。
- 实现思路：
  - 声明一个std::shared_ptr<std::vector<int>>类型的全局变量，例如std::shared_ptr<std::vector<int>> globalVecPtr。
  - 声明一个std::mutex对象，例如std::mutex globalVecMutex。
  - 读操作时，首先锁定mutex，然后通过shared_ptr获取vector的引用进行读取，读取完成后解锁mutex。示例代码如下：

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

std::shared_ptr<std::vector<int>> globalVecPtr = std::make_shared<std::vector<int>>();
std::mutex globalVecMutex;

void readVector() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(globalVecMutex);
    const auto& vec = *globalVecPtr;
    // 进行读操作，例如打印vector内容
    for (int num : vec) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
}

int main() {
    // 初始化globalVecPtr
    globalVecPtr->push_back(1);
    globalVecPtr->push_back(2);

    std::thread t1(readVector);
    std::thread t2(readVector);

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

    return 0;
}

使用std::atomic和std::vector的拷贝：
- C++特性：
  - std::atomic：提供原子操作，保证对其修饰的变量的操作是原子的，即不可分割的，不会被其他线程打断。
- 实现思路：
  - 声明一个std::atomic<std::vector<int>>类型的全局变量，例如std::atomic<std::vector<int>> globalVecAtomic。
  - 读操作时，通过load方法获取vector的副本，然后对副本进行读操作。示例代码如下：

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

std::atomic<std::vector<int>> globalVecAtomic;

void readVector() {
    auto localVec = globalVecAtomic.load();
    // 进行读操作，例如打印vector内容
    for (int num : localVec) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
}

int main() {
    // 初始化globalVecAtomic
    std::vector<int> initVec = {1, 2};
    globalVecAtomic.store(initVec);

    std::thread t1(readVector);
    std::thread t2(readVector);

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

    return 0;
}

使用读写锁（std::shared_mutex）：
- C++特性：
  - std::shared_mutex：允许多个线程同时进行读操作，但只允许一个线程进行写操作。读操作可以并发执行，提高了读取性能。
- 实现思路：
  - 声明一个std::vector<int>类型的全局变量globalVec和一个std::shared_mutex对象，例如std::shared_mutex globalVecMutex。
  - 读操作时，使用std::shared_lock<std::shared_mutex>来锁定mutex，这样可以允许多个线程同时进行读操作。示例代码如下：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <shared_mutex>
#include <thread>

std::vector<int> globalVec;
std::shared_mutex globalVecMutex;

void readVector() {
    std::shared_lock<std::shared_mutex> lock(globalVecMutex);
    // 进行读操作，例如打印vector内容
    for (int num : globalVec) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
}

int main() {
    // 初始化globalVec
    globalVec.push_back(1);
    globalVec.push_back(2);

    std::thread t1(readVector);
    std::thread t2(readVector);

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

    return 0;
}

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