为何C++线程调用实例成员函数时成员变量未共享？

问题代码 #

// t.cpp

#include <iostream>
#include <thread>
#include <chrono>

class test
{
private:

public:
    void fcn1();
    void fcn2();
    uint8_t i = 0;

};


void test::fcn1()
{
    while (true)
    {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(999));
        std::cout << "hihi " << (float)i++ << std::endl;
    }
}


void test::fcn2()
{
    std::cout << "yoyo " << (float)i++ << std::endl;
}

test t;

std::thread tt(&test::fcn1, t);

int main()
{
    while (true)
    {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000));
        t.fcn2();
    }   
    return 0;
}

编译运行命令 #

g++ ./t.cpp -o t -lpthread; ./t

实际输出 #

hihi 0
yoyo 0
hihi 1
yoyo 1
hihi 2
yoyo 2
hihi 3
...

预期输出 #

hihi 0
yoyo 1
hihi 2
yoyo 3
hihi 4
yoyo 5
...

问题原因 #

核心错误是创建线程std::thread tt(&test::fcn1, t);时，第二个参数t是值传递，这会导致线程内部创建一个test类的副本，而非使用全局变量t本身。因此：

• 线程中的fcn1操作的是副本的成员变量i
• 主线程中的fcn2操作的是全局变量t的成员变量i
  两者完全是独立的实例，自然不会共享i的值，出现同步递增的现象。

修复方案 #

要让线程使用原实例，需要传递引用或指针：

1. 使用std::ref传递引用：

std::thread tt(&test::fcn1, std::ref(t));

2. 传递指针：

std::thread tt(&test::fcn1, &t);

修改后，两个线程会操作同一个实例的i，就能得到预期的交替递增输出。另外注意，多线程操作共享变量时，需要考虑线程安全问题（比如加锁），避免竞态条件导致的未定义行为。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者furynerd