这段C++自增函数代码是否线程安全？若不安全该如何修改？

线程安全性判断 #

这段代码不是线程安全的。

原因在于cnt = cnt + 1这个自增操作并非原子操作，它会被编译器拆解为三个独立的步骤：

• 从内存中读取cnt的当前值到寄存器
• 在寄存器中对该值执行加1操作
• 将计算结果写回内存中的cnt

当多个线程同时执行incr_fun时，可能出现线程A读取cnt后，线程B也读取了同一个值，两者各自加1后写回，最终cnt只增加了1而非2，这种竞态条件会导致计数结果不准确。

修改方案 #

方案1：使用互斥锁（std::mutex） #

通过互斥锁保护临界区，确保同一时间只有一个线程能执行自增操作：

#include <iostream> 
#include <thread>
#include <mutex>
using namespace std; 

static int cnt = 0;
static mutex cnt_mutex; // 定义互斥锁

void incr_fun() 
{
    lock_guard<mutex> lock(cnt_mutex); // 自动管理锁的生命周期，避免忘记解锁
    cnt = cnt + 1;
}

方案2：使用原子变量（std::atomic） #

C++标准库提供的std::atomic类型支持原子操作，无需额外锁即可保证线程安全：

#include <iostream> 
#include <thread>
#include <atomic>
using namespace std; 

static atomic<int> cnt = 0; // 声明为原子变量

void incr_fun() 
{
    cnt.fetch_add(1); // 原子自增操作，等价于 cnt++
    // 或者直接使用 cnt++，atomic<int>重载了operator++
}

两种方案对比：

• 互斥锁适合保护多个操作组成的临界区，灵活性高，但有一定的锁开销。
• 原子变量针对单个变量的原子操作，性能通常比互斥锁更好，代码更简洁。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Johann