按引用传值是否线程安全？如何基于C++标准验证无数据竞争？

代码示例 #

#include <thread>

void foo(int& value)
{
  // do nothing
}

int main()
{
  int value = 42;

  std::thread t1([&value]{ foo(value); });
  std::thread t2([&value]{ value = 100500; });

  t1.join();
  t2.join();

  return 0;
}

问题1：如何基于C++标准或cppreference验证此处不存在数据竞争？ #

根据C++标准（N4950）对数据竞争的定义：当两个执行线程访问同一内存位置，且至少一个访问是修改操作，同时这些访问没有被同步操作（如join、互斥锁等）排序时，才会发生数据竞争。

结合代码分析：

• 线程t1捕获value的引用并调用foo(value)，但foo内部未对value执行任何读、写操作。引用绑定（包括lambda捕获、函数参数传递）仅建立对象别名，不构成对对象内存的访问，因此t1线程中不存在对value内存位置的有效访问。
• 仅线程t2对value执行写操作，没有其他线程同时访问该内存位置。

由于数据竞争的核心前提（两个线程对同一内存位置的访问，且至少一个是写）不成立，因此这段代码不存在数据竞争。

问题2：按引用传递属于线程安全操作吗？ #

首先纠正表述：此处实际是按引用传递函数参数，并非“传值”。

引用传递本身只是单个线程内完成的绑定操作（比如主线程创建线程时完成lambda的引用捕获，或调用foo时完成参数绑定），这个绑定过程本身不存在多线程安全问题，但引用传递不保证线程安全：

• 线程安全的核心是对共享对象的访问逻辑：如果多个线程通过引用访问同一共享对象，且至少一个线程执行写操作，同时未通过同步机制（如join、互斥、原子操作等）约束访问顺序，就会触发数据竞争，导致未定义行为。
• 若仅单个线程通过引用访问对象，或所有访问都通过同步操作排序，则不会有安全问题。

简言之：引用传递只是一种参数传递方式，本身不提供线程安全保障，线程安全需要依赖对共享对象访问的同步控制。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者mouse_00