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static线程安全

news 2025/7/1 8:13:37

在 C++ 中，静态变量（static variables）在多线程环境下需要特别注意线程安全，因为它们被所有线程共享。以下是不同场景下的使用示例及最佳实践：

1. 全局静态变量（线程安全需加锁）

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>// 全局静态变量（所有线程共享）
static int sharedCounter = 0; // 所有线程共享的静态变量
static std::mutex mtx;  // 互斥锁保护共享变量void incrementCounter() {for (int i = 0; i < 1000; ++i) {std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);  // 在构造时锁定 mtx，析构时自动解锁（即使发生异常也会解锁）。sharedCounter++;   // 安全修改} //作用域结束时（}），lock 对象析构，释放锁。
}int main() {std::thread t1(incrementCounter); // 启动线程1std::thread t2(incrementCounter); // 启动线程2t1.join(); // 等待线程1结束t2.join();// 等待线程2结束std::cout << "Final counter value: " << sharedCounter << std::endl;  // 应为 2000return 0;
}

在这里插入图片描述

关键点：

使用 std::mutex 保护共享静态变量，避免竞态条件。

std::lock_guard 在作用域结束时自动释放锁。

2. 局部静态变量（延迟初始化需线程安全）

如果静态变量在函数内部（需要延迟初始化），C++11 起保证其初始化是线程安全的：

#include <iostream>
#include <thread>void initStaticVar() {static int lazyInitialized = 42;  // C++11 起线程安全初始化std::cout << "Value: " << lazyInitialized << std::endl;
}int main() {std::thread t1(initStaticVar);std::thread t2(initStaticVar);t1.join();t2.join();return 0;
}

注意：

C++11 前需手动加锁（如 pthread_once）。

修改 lazyInitialized 仍需额外同步。

3. 静态类成员变量（需外部定义）

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>class MyClass {
public:static int classVar;  // 声明static std::mutex mtx;static void modifyClassVar() {std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);classVar++;}
};// 必须在类外定义静态成员
int MyClass::classVar = 0;
std::mutex MyClass::mtx;int main() {std::thread t1(&MyClass::modifyClassVar);std::thread t2(&MyClass::modifyClassVar);t1.join();t2.join();std::cout << "Final classVar: " << MyClass::classVar << std::endl;  // 应为 2return 0;
}

规则：

静态类成员需在类外单独定义（链接器需要实际存储）。

修改时同样需要加锁。

4. 线程局部静态变量（C++11 thread_local）

如果希望每个线程有独立的静态变量副本：

#include <iostream>
#include <thread>void threadLocalStatic() {thread_local static int localCounter = 0;  // 每个线程独立localCounter++;std::cout << "Thread " << std::this_thread::get_id() << ", localCounter: " << localCounter << std::endl;
}int main() {std::thread t1([](){threadLocalStatic();threadLocalStatic();  // 输出 1, 2});std::thread t2([](){threadLocalStatic();  // 输出 1});t1.join();t2.join();return 0;
}