面试题：C++多线程环境下成员函数区分对象数据的挑战与解决方案

可能遇到的并发访问问题

数据竞争：当多个线程同时访问和修改同一个数据成员时，可能导致数据不一致。例如，线程A读取数据成员x，线程B同时修改x，线程A再使用x时，可能使用到已被修改的值，造成结果错误。
竞态条件：多个线程的执行顺序不确定，可能导致依赖于特定执行顺序的代码逻辑出现问题。比如初始化操作可能在使用之后才完成。

解决技术

锁机制
- 互斥锁（Mutex）：使用互斥锁来保护对数据成员的访问。在访问和修改数据成员前，线程获取互斥锁，访问完成后释放互斥锁。这样同一时间只有一个线程能访问和修改数据成员。
- 读写锁（Read - Write Lock）：适用于读多写少的场景。允许多个线程同时读数据成员，但写操作必须独占。读操作时获取读锁，写操作时获取写锁。
原子操作 对于一些简单的数据类型（如整数、指针等），可以使用原子操作。原子操作是不可分割的，不会被其他线程打断，从而避免数据竞争。例如，std::atomic<int>类型的变量，其自增、自减等操作都是原子的。
线程局部存储（TLS） 每个线程都有自己独立的存储空间，线程访问和修改的数据成员是自己独有的，不会与其他线程的数据产生竞争。常用于每个线程需要自己独立的状态变量等场景。

代码示例

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

class MyClass {
private:
    int data1;
    std::atomic<int> data2;
    std::mutex mtx;
public:
    MyClass() : data1(0), data2(0) {}

    void modifyData1(int value) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
        data1 += value;
    }

    void modifyData2(int value) {
        data2 += value;
    }
};

void threadFunction(MyClass& obj) {
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        obj.modifyData1(i);
        obj.modifyData2(i);
    }
}

int main() {
    MyClass obj;
    std::vector<std::thread> threads;
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        threads.emplace_back(threadFunction, std::ref(obj));
    }
    for (auto& th : threads) {
        th.join();
    }
    std::cout << "data1: " << obj.data1 << std::endl;
    std::cout << "data2: " << obj.data2 << std::endl;
    return 0;
}

在上述代码中，data1通过互斥锁mtx来保证安全访问。modifyData1函数在访问和修改data1前获取互斥锁，离开作用域时自动释放。data2使用std::atomic<int>类型，其修改操作是原子的，无需额外锁机制。在多线程环境下，不同线程对data1和data2的并发访问和修改能保证数据一致性。

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面试题答案

可能遇到的并发访问问题

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