Все ли потоки имеют доступ к глобальной переменной

1️⃣ Как кратко ответить

Да, все потоки в программе имеют доступ к глобальной переменной, поскольку она находится в общей области памяти. Однако, для безопасного доступа к ней из разных потоков необходимо использовать механизмы синхронизации, такие как мьютексы, чтобы избежать состояния гонки.

2️⃣ Подробное объяснение темы

Глобальные переменные в C++ объявляются вне всех функций и доступны из любой части программы. Это означает, что они находятся в области памяти, доступной всем потокам, которые создаются в процессе выполнения программы. Однако, доступ к глобальной переменной из нескольких потоков одновременно может привести к состоянию гонки, когда несколько потоков пытаются изменить переменную одновременно, что может привести к непредсказуемым результатам.

Пример использования глобальной переменной в многопоточности

Рассмотрим простой пример, где несколько потоков пытаются увеличить значение глобальной переменной:

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
​
int globalCounter = 0; // Глобальная переменная
std::mutex mtx; // Мьютекс для синхронизации доступа
​
void incrementCounter() {
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // Блокируем мьютекс
        ++globalCounter; // Увеличиваем значение глобальной переменной
    } // Мьютекс автоматически разблокируется при выходе из области видимости
}
​
int main() {
    std::thread t1(incrementCounter); // Создаем первый поток
    std::thread t2(incrementCounter); // Создаем второй поток
​
    t1.join(); // Ожидаем завершения первого потока
    t2.join(); // Ожидаем завершения второго потока
​
    std::cout << "Final counter value: " << globalCounter << std::endl; // Выводим итоговое значение
    return 0;
}

Объяснение кода:

• int globalCounter = 0;: Объявление глобальной переменной globalCounter, которая будет доступна всем потокам.
• std::mutex mtx;: Объявление мьютекса mtx, который будет использоваться для синхронизации доступа к globalCounter.
• void incrementCounter(): Функция, которая увеличивает значение globalCounter на 1000. Для этого она использует цикл и мьютекс для синхронизации.
• std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);: Создание объекта lock_guard, который автоматически блокирует мьютекс при создании и разблокирует его при выходе из области видимости. Это гарантирует, что только один поток может изменить globalCounter в данный момент времени.
• std::thread t1(incrementCounter); и std::thread t2(incrementCounter);: Создание двух потоков, которые выполняют функцию incrementCounter.
• t1.join(); и t2.join();: Ожидание завершения обоих потоков перед тем, как продолжить выполнение программы.
• std::cout << "Final counter value: " << globalCounter << std::endl;: Вывод итогового значения globalCounter.

Зачем это нужно

Использование глобальных переменных в многопоточных приложениях может быть полезным для хранения общих данных, которые должны быть доступны всем потокам. Однако, чтобы избежать проблем с состоянием гонки, необходимо использовать механизмы синхронизации, такие как мьютексы, для обеспечения безопасного доступа к этим переменным. Это позволяет избежать ошибок и гарантировать корректное выполнение программы.