面试题：C++全局变量在多线程环境下引用的注意事项

可能出现的问题

数据竞争（Data Race）：多个线程同时读写 globalVec 时，可能会导致数据不一致。例如，一个线程正在写入数据，另一个线程同时读取，可能读取到不完整或错误的数据。
竞态条件（Race Condition）：由于线程执行顺序的不确定性，可能会导致程序的行为出现不可预测的结果。例如，多个线程同时对 globalVec 进行插入操作，可能导致 globalVec 的元素顺序不符合预期。

解决方案

使用互斥锁（Mutex）：互斥锁可以保证在同一时间只有一个线程能够访问 globalVec。

关键代码片段：

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

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

void writeToGlobalVec(int value) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(globalVecMutex);
    globalVec.push_back(value);
}

int readFromGlobalVec(int index) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(globalVecMutex);
    if (index < globalVec.size()) {
        return globalVec[index];
    }
    return -1; // 表示无效索引
}

int main() {
    std::thread writer1(writeToGlobalVec, 1);
    std::thread writer2(writeToGlobalVec, 2);
    std::thread reader1([&] { std::cout << "Read value: " << readFromGlobalVec(0) << std::endl; });

    writer1.join();
    writer2.join();
    reader1.join();

    return 0;
}

使用原子操作（Atomic Operations）：虽然 std::vector 本身不是原子类型，但可以对其某些操作进行原子化处理。例如，使用原子计数器来记录 globalVec 的大小，以避免在读取和写入 globalVec 时出现竞争条件。

关键代码片段：

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

std::vector<int> globalVec;
std::atomic<int> globalVecSize(0);

void writeToGlobalVec(int value) {
    globalVec.push_back(value);
    globalVecSize++;
}

int readFromGlobalVec(int index) {
    if (index < globalVecSize.load()) {
        return globalVec[index];
    }
    return -1; // 表示无效索引
}

int main() {
    std::thread writer1(writeToGlobalVec, 1);
    std::thread writer2(writeToGlobalVec, 2);
    std::thread reader1([&] { std::cout << "Read value: " << readFromGlobalVec(0) << std::endl; });

    writer1.join();
    writer2.join();
    reader1.join();

    return 0;
}

这种方法虽然不能完全保证 globalVec 操作的原子性，但可以在一定程度上减少数据竞争的风险。对于复杂的 vector 操作，还是建议使用互斥锁来保证线程安全。

星途面试题库

面试题：C++全局变量在多线程环境下引用的注意事项

知识考点

面试题答案

可能出现的问题

解决方案