面试题：C++中std::shared_ptr在复杂多线程环境下的问题

可能遇到的问题

数据竞争：多个线程同时读写 std::shared_ptr 时，可能导致数据不一致。比如一个线程正在释放对象（shared_ptr 计数减为0），而另一个线程还在尝试访问该对象，这会导致悬空指针访问，引发未定义行为。

解决方法

使用互斥锁（std::mutex）：通过互斥锁来保护对 std::shared_ptr 的访问，确保同一时间只有一个线程可以对其进行读写操作。

以下是使用互斥锁解决问题的代码示例：

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

std::mutex sharedPtrMutex;
std::shared_ptr<int> sharedData;

void readSharedData() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(sharedPtrMutex);
    if (sharedData) {
        std::cout << "Read data: " << *sharedData << std::endl;
    }
}

void writeSharedData() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(sharedPtrMutex);
    sharedData = std::make_shared<int>(42);
    std::cout << "Write data: " << *sharedData << std::endl;
}

int main() {
    std::thread readThread(readSharedData);
    std::thread writeThread(writeSharedData);

    readThread.join();
    writeThread.join();

    return 0;
}

使用原子操作的智能指针（std::atomic_shared_ptr）：C++20引入了 std::atomic_shared_ptr，它提供了原子性的操作，能避免数据竞争问题。

以下是使用 std::atomic_shared_ptr 的代码示例：

#include <iostream>
#include <memory>
#include <atomic>
#include <thread>

std::atomic_shared_ptr<int> sharedData;

void readSharedData() {
    auto data = sharedData.load();
    if (data) {
        std::cout << "Read data: " << *data << std::endl;
    }
}

void writeSharedData() {
    sharedData.store(std::make_shared<int>(42));
    std::cout << "Write data: " << *sharedData.load() << std::endl;
}

int main() {
    std::thread readThread(readSharedData);
    std::thread writeThread(writeSharedData);

    readThread.join();
    writeThread.join();

    return 0;
}

在实际应用中，如果使用的是C++20及以上版本，优先考虑 std::atomic_shared_ptr，因为它不需要额外的锁机制，性能更高；如果是C++20以下版本，使用 std::mutex 来保护 std::shared_ptr 的访问。

星途面试题库

面试题：C++中std::shared_ptr在复杂多线程环境下的问题

知识考点

面试题答案

可能遇到的问题

解决方法