面试题：C++ 多线程中全局变量的竞争问题及解决方法

Question

在C++多线程环境下，假设有一个全局变量`int globalVar = 0;`，多个线程对其进行自增操作。请指出这种情况下可能出现的问题，并描述至少一种解决该问题的方法，同时用代码示例说明。

Answer 1

可能出现的问题

在多线程环境下，对全局变量globalVar进行自增操作会出现竞态条件（Race Condition）问题。因为自增操作（globalVar++）并非原子操作，它通常包含读取变量值、增加1、写回变量值这几个步骤。当多个线程同时执行自增操作时，可能会出现一个线程读取了变量值后，还未写回，另一个线程又读取了相同的值，导致最终结果不正确。

解决方法

1. 使用互斥锁（std::mutex）：互斥锁可以保证在同一时间只有一个线程能够访问共享资源，从而避免竞态条件。
2. 使用原子变量（std::atomic）：C++11引入的std::atomic类型提供了原子操作，对其进行的操作都是原子的，不需要额外的同步机制。

代码示例

1. 使用互斥锁

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

std::mutex mtx;
int globalVar = 0;

void increment() {
    for (int i = 0; i < 10000; ++i) {
        mtx.lock();
        globalVar++;
        mtx.unlock();
    }
}

int main() {
    std::thread threads[10];
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        threads[i] = std::thread(increment);
    }
    for (auto& th : threads) {
        th.join();
    }
    std::cout << "Final value of globalVar: " << globalVar << std::endl;
    return 0;
}

2. 使用原子变量

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

std::atomic<int> globalVar(0);

void increment() {
    for (int i = 0; i < 10000; ++i) {
        globalVar++;
    }
}

int main() {
    std::thread threads[10];
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        threads[i] = std::thread(increment);
    }
    for (auto& th : threads) {
        th.join();
    }
    std::cout << "Final value of globalVar: " << globalVar << std::endl;
    return 0;
}