面试题：C++中成员函数访问对象数据在多线程下的线程安全基础问题

Question

假设有一个C++类 `MyClass`，其中有一个成员变量 `int data;` 和一个成员函数 `void modifyData(int newVal)`，在多线程环境下，`modifyData` 函数直接执行 `data = newVal;` 操作，请问这样会有线程安全问题吗？如果有，如何解决？请简述原理并给出简单示例代码。

Answer 1

1. 是否存在线程安全问题： 会有线程安全问题。当多个线程同时调用 modifyData 函数时，由于 data = newVal; 这一操作并非原子操作，可能会出现一个线程在读取 data 旧值后，还未完成赋值操作时，另一个线程也读取了 data 的旧值，从而导致最终 data 的值并非预期结果。

2. 解决方法及原理： 可以使用互斥锁（std::mutex）来解决。互斥锁的原理是在同一时间只允许一个线程进入临界区（即 modifyData 函数中对 data 操作的部分），从而保证数据的一致性。当一个线程获取了互斥锁，其他线程就必须等待该线程释放互斥锁后才能获取并进入临界区。

3. 示例代码：

#include <iostream>
#include <mutex>

class MyClass {
private:
    int data;
    std::mutex mtx;

public:
    MyClass() : data(0) {}

    void modifyData(int newVal) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
        data = newVal;
    }

    int getData() const {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
        return data;
    }
};

在上述代码中，modifyData 函数使用 std::lock_guard<std::mutex> 来自动管理互斥锁的加锁和解锁。当 lock_guard 对象创建时，会自动获取互斥锁 mtx，在函数结束时，lock_guard 对象析构，自动释放互斥锁。如果还需要读取 data 的值，在 getData 函数中同样使用 std::lock_guard<std::mutex> 来保证线程安全。