反复读取其他线程写入数据是否为数据竞争？多线程代码线程安全性确认

问题1：反复读取另一个线程写入的特定数据是否属于数据竞争？ #

算。根据C++标准，数据竞争的定义是：两个线程同时访问同一个非原子对象，且至少有一个操作是写入，并且没有使用任何同步机制（比如互斥锁、原子操作、内存屏障）协调这些访问。哪怕是一个线程反复读、另一个线程写，只要满足上述条件，就属于数据竞争，会导致程序出现未定义行为——本地运行正常不代表所有环境都没问题，编译器或CPU的优化可能让读写操作的可见性、执行顺序出现异常。

问题2：请确认以下C++多线程代码（排除控制台输出部分）是否线程安全，变量是否存在数据竞争？ #

这段代码存在数据竞争，不属于线程安全代码，虽然本地运行正常，但在其他环境可能触发未定义行为，具体分析如下：

先贴出代码：

#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std;
int a = 0;
bool alive = 1, start = 0;
void detector()
{
    int local_a = 0;
    while (alive)
    {
        if (start)
        {
            if (a != local_a)
            {
                cout << " change detected!\n";
                local_a = a;
            }
            start = 0;
        }
    }
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    std::thread t(detector);
    int count = 10;
    while (count--)
    {
        a = rand();
        start = 1;
        cout << a << '\n';
        while (start)
        {
        };
    }
    alive = 0;
    t.join();
    return 0;
}

代码中的全局变量a、alive、start都是普通非原子变量，线程间的读写完全没有同步机制：

• 针对start：主线程写入start=1后循环等待其变为0，detector线程读取start后写入start=0。由于没有同步，CPU可能将start的值缓存到寄存器中，导致主线程的写入无法及时被detector线程看见，或者detector线程的写入无法及时被主线程看见，直接触发死循环。
• 针对a：主线程先执行a=rand()再执行start=1，但编译器或CPU可能重排序这两个操作——也就是start=1先执行，a的赋值还未完成，此时detector线程读取a会拿到旧值，导致逻辑错误。
• 针对alive：主线程最后写入alive=0，detector线程的while(alive)循环可能因为编译器优化，直接将alive的值缓存起来，永远看不到alive=0的修改，导致detector线程无法退出。

你提到的“读写操作时总有一方等待特定值”只是逻辑层面的顺序，但没有通过C++标准认可的同步机制来保障，因此无法避免编译器和CPU优化带来的可见性、重排序问题，本质上仍存在数据竞争。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Suryansh Dey