C++多线程下同时操作vector push_back与遍历是否安全及同步方案

1. 原代码是否安全？ #

不安全。STL 的std::vector本身不提供线程安全保障，并发读写/写写操作属于数据竞争，是C++标准明确定义的未定义行为，会出现各种不可预期的问题。

2. 范围for循环的编译逻辑是否如你所述？ #

是的。C++标准明确规定范围for的语义就是等价于你贴出的迭代器遍历逻辑：先获取容器的begin()和end()迭代器，再循环判断迭代器是否相等、递增、解引用取值，完全符合你给出的伪代码逻辑。

3. push_back触发内存重分配是否会导致迭代器失效崩溃？ #

会。当push_back触发内存重分配时，vector会申请新的更大的内存块，把原有元素拷贝/移动过去后，直接释放旧的内存块，此时所有指向旧内存的迭代器（包括遍历线程已经获取的__begin迭代器）全部失效，遍历线程解引用失效迭代器的行为就是典型的野指针访问，大概率直接触发段错误崩溃，即使没有立即崩溃也会读到脏数据，逻辑完全不可控。
就算没有触发内存重分配，push_back操作会修改vector的大小，也就是会修改end()迭代器的值，此时遍历线程读取end()、判断__begin != __end的操作也属于并发读写冲突，同样是未定义行为，一样会出问题。

4. 你给出的加互斥锁的写法是否可行？ #

基础逻辑是正确的，只要保证所有对v的读写操作都持有同一个互斥锁，就可以完全避免数据竞争问题。
不过更推荐用RAII 风格的锁包装器代替手动lock()/unlock()，可以避免操作中途抛出异常时没有释放锁导致的死锁问题，优化后的写法如下：

#include <mutex>
std::mutex mtx;
vector<int> v;

void thread_1()
{
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 构造时自动加锁，出作用域自动解锁
    v.push_back(100);
}

void thread_2()
{
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
    for (int i : v)
    {
        // 执行相关操作
    }
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ibse