C++并發(fā)編程的試題及答案姓名：____________________

一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共10題）

1.在C++中，以下哪個(gè)不是并發(fā)編程的一種常見方法？

A.多線程

B.多進(jìn)程

C.事件驅(qū)動(dòng)

D.靜態(tài)庫

2.以下哪個(gè)函數(shù)用于創(chuàng)建線程？

A.std::thread::create

B.std::thread::start

C.std::thread::join

D.std::thread::detach

3.在C++中，以下哪個(gè)頭文件包含了線程相關(guān)的函數(shù)和類？

A.<thread>

B.<mutex>

C.<condition_variable>

D.<future>

4.以下哪個(gè)是互斥鎖的模板類？

A.std::mutex

B.std::unique_lock

C.std::shared_lock

D.std::lock_guard

5.以下哪個(gè)函數(shù)用于釋放互斥鎖？

A.std::lock_guard::release

B.std::unique_lock::unlock

C.std::shared_lock::unlock

D.std::mutex::unlock

6.在C++中，以下哪個(gè)是條件變量的模板類？

A.std::condition_variable

B.std::mutex

C.std::future

D.std::promise

7.以下哪個(gè)函數(shù)用于通知一個(gè)或多個(gè)等待條件變量的線程？

A.std::condition_variable::notify_one

B.std::condition_variable::notify_all

C.std::condition_variable::wait

D.std::condition_variable::notify

8.在C++中，以下哪個(gè)是用于異步執(zhí)行任務(wù)的模板類？

A.std::async

B.std::thread

C.std::future

D.std::promise

9.以下哪個(gè)函數(shù)用于獲取異步執(zhí)行的結(jié)果？

A.std::future::get

B.std::future::wait

C.std::future::reset

D.std::future::set_value

10.在C++中，以下哪個(gè)是用于包裝函數(shù)的模板類，以便它們可以異步執(zhí)行？

A.std::function

B.std::thread

C.std::future

D.std::promise

二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共10題）

1.C++并發(fā)編程中，以下哪些是線程同步的機(jī)制？

A.互斥鎖（Mutex）

B.條件變量（ConditionVariable）

C.原子操作（AtomicOperations）

D.死鎖（Deadlock）

E.活鎖（Livelock）

2.以下哪些是C++11中引入的并發(fā)編程特性？

A.std::thread

B.std::mutex

C.std::condition_variable

D.std::atomic

E.std::future

3.在多線程編程中，互斥鎖的主要作用是什么？

A.防止多個(gè)線程同時(shí)訪問共享資源

B.實(shí)現(xiàn)線程間的通信

C.保證線程的執(zhí)行順序

D.提高程序的執(zhí)行效率

E.避免死鎖

4.以下哪些是互斥鎖的常見類型？

A.可重入互斥鎖（ReentrantMutex）

B.讀寫互斥鎖（RWLock）

C.自旋鎖（Spinlock）

D.信號量（Semaphore）

E.條件變量（ConditionVariable）

5.使用互斥鎖時(shí)，以下哪些是常見的錯(cuò)誤？

A.在函數(shù)內(nèi)部創(chuàng)建互斥鎖

B.在多個(gè)函數(shù)中共享同一個(gè)互斥鎖

C.在異常處理中忘記釋放互斥鎖

D.在釋放互斥鎖后繼續(xù)使用它

E.在循環(huán)中檢查互斥鎖的狀態(tài)

6.條件變量通常與哪些同步機(jī)制一起使用？

A.互斥鎖

B.信號量

C.原子操作

D.讀寫互斥鎖

E.死鎖

7.以下哪些是C++11中std::async函數(shù)支持的執(zhí)行策略？

A.std::async::launch::async

B.std::async::launch::deferred

C.std::async::launch::async_plus

D.std::async::launch::deferred_plus

E.std::async::launch::none

8.以下哪些是std::future和std::promise的主要用途？

A.異步任務(wù)的結(jié)果存儲(chǔ)

B.異步任務(wù)的狀態(tài)查詢

C.異步任務(wù)的結(jié)果傳遞

D.異步任務(wù)的控制

E.異步任務(wù)的執(zhí)行

9.在C++中，以下哪些是線程安全的隊(duì)列實(shí)現(xiàn)？

A.std::queue

B.std::deque

C.std::priority_queue

D.std::thread_safe_queue

E.std::mutex_queue

10.以下哪些是C++并發(fā)編程中常見的性能問題？

A.競態(tài)條件（RaceCondition）

B.活鎖（Livelock）

C.死鎖（Deadlock）

D.漏掉通知（SpuriousWakeups）

E.上下文切換開銷

三、判斷題（每題2分，共10題）

1.在C++中，互斥鎖（mutex）只能保護(hù)一個(gè)資源，而信號量（semaphore）可以保護(hù)多個(gè)資源。（×）

2.使用std::thread創(chuàng)建線程時(shí)，默認(rèn)情況下線程會(huì)立即開始執(zhí)行。（√）

3.在C++中，互斥鎖的鎖定和解鎖操作是原子操作，不會(huì)產(chǎn)生死鎖。（×）

4.std::atomic變量只能保證單一變量的原子操作，而std::mutex可以保證代碼塊的原子操作。（√）

5.條件變量（condition_variable）必須與互斥鎖（mutex）一起使用，以確保線程安全。（√）

6.std::async函數(shù)總是返回一個(gè)std::future對象，即使任務(wù)是非阻塞的。（√）

7.在C++中，std::future對象在任務(wù)完成前是不可用的。（√）

8.C++中的線程局部存儲(chǔ)（ThreadLocalStorage,TLS）可以用來存儲(chǔ)線程特有的數(shù)據(jù)。（√）

9.使用std::lock_guard可以自動(dòng)管理互斥鎖的創(chuàng)建和銷毀，從而避免忘記釋放互斥鎖的問題。（√）

10.在C++中，原子操作可以保證在多線程環(huán)境中，對單個(gè)變量的操作是線程安全的。（√）

四、簡答題（每題5分，共6題）

1.簡述C++中互斥鎖（mutex）的作用以及常見的互斥鎖類型。

2.解釋C++中條件變量（condition_variable）的工作原理，并說明如何與互斥鎖一起使用。

3.描述C++11中std::async函數(shù)的功能，并列舉其支持的執(zhí)行策略。

4.說明C++中原子操作（atomicoperations）的作用，并舉例說明其在并發(fā)編程中的應(yīng)用。

5.簡要介紹C++中線程局部存儲(chǔ)（ThreadLocalStorage,TLS）的概念及其用途。

6.分析在多線程編程中可能導(dǎo)致死鎖的幾種情況，并提出避免死鎖的方法。

試卷答案如下

一、單項(xiàng)選擇題

1.D

解析思路：靜態(tài)庫是一種編譯后的代碼庫，不屬于并發(fā)編程的方法。

2.B

解析思路：std::thread::start()是啟動(dòng)線程的函數(shù)。

3.A

解析思路：頭文件<thread>包含了線程相關(guān)的函數(shù)和類。

4.A

解析思路：std::mutex是互斥鎖的模板類。

5.D

解析思路：std::mutex::unlock()用于釋放互斥鎖。

6.A

解析思路：std::condition_variable是條件變量的模板類。

7.A

解析思路：std::condition_variable::notify_one()用于通知一個(gè)等待的線程。

8.A

解析思路：std::async用于啟動(dòng)異步任務(wù)，并返回一個(gè)std::future對象。

9.A

解析思路：std::future::get()用于獲取異步執(zhí)行的結(jié)果。

10.A

解析思路：std::function是一個(gè)可以存儲(chǔ)、傳遞和調(diào)用任何可調(diào)用目標(biāo)（如函數(shù)、lambda表達(dá)式、函數(shù)對象等）的模板類。

二、多項(xiàng)選擇題

1.ABC

解析思路：互斥鎖、條件變量、原子操作是線程同步的機(jī)制。

2.ABCDE

解析思路：C++11引入了std::thread、std::mutex、std::condition_variable、std::atomic、std::future等并發(fā)編程特性。

3.ABC

解析思路：互斥鎖的主要作用是防止多個(gè)線程同時(shí)訪問共享資源，實(shí)現(xiàn)線程間的通信，保證線程的執(zhí)行順序。

4.ABC

解析思路：可重入互斥鎖、讀寫互斥鎖、自旋鎖是互斥鎖的常見類型。

5.ABCD

解析思路：在函數(shù)內(nèi)部創(chuàng)建互斥鎖、在多個(gè)函數(shù)中共享同一個(gè)互斥鎖、在異常處理中忘記釋放互斥鎖、在釋放互斥鎖后繼續(xù)使用它是使用互斥鎖時(shí)常見的錯(cuò)誤。

6.AB

解析思路：條件變量通常與互斥鎖一起使用，以確保線程安全。

7.AB

解析思路：std::async函數(shù)支持的執(zhí)行策略有std::async::launch::async和std::async::launch::deferred。

8.ABC

解析思路：std::future和std::promise的主要用途是存儲(chǔ)異步任務(wù)的結(jié)果、查詢?nèi)蝿?wù)的狀態(tài)、傳遞結(jié)果。

9.AD

解析思路：std::thread_safe_queue是線程安全的隊(duì)列實(shí)現(xiàn)。

10.ABCD

解析思路：競態(tài)條件、活鎖、死鎖、漏掉通知是多線程編程中常見的性能問題。

三、判斷題

1.×

解析思路：互斥鎖可以保護(hù)多個(gè)資源，信號量才是用于保護(hù)多個(gè)資源的。

2.√

解析思路：std::thread創(chuàng)建線程時(shí)，默認(rèn)情況下線程會(huì)立即開始執(zhí)行。

3.×

解析思路：互斥鎖的鎖定和解鎖操作是原子操作，但不當(dāng)使用可能導(dǎo)致死鎖。

4.√

解析思路：std::atomic變量保證單一變量的原子操作。

5.√

解析思路：條件變量必須與互斥鎖一起使用，以確保線程安全。

6.√

解析思路：std::async函數(shù)總是返回一個(gè)std::future對象。

7.√

解析思路：std::future對象在任務(wù)完成前是不可用的。

8.√

解析思路：線程局部存儲(chǔ)可以用來存儲(chǔ)線程特有的數(shù)據(jù)。

9.√

解析思路：std::lock_guard可以自動(dòng)管理互斥鎖的創(chuàng)建和銷毀。

10.√

解析思路：原子操作可以保證在多線程環(huán)境中，對單個(gè)變量的操作是線程安全的。

四、簡答題

1.互斥鎖的作用是保護(hù)共享資源，防止多個(gè)線程同時(shí)訪問。常見的互斥鎖類型包括互斥量（mutex）、讀寫鎖（shared_mutex）和自旋鎖（spinlock）。

2.條件變量與互斥鎖一起使用，允許線程在某個(gè)條件未滿足時(shí)等待，當(dāng)條件滿足時(shí)被喚醒。使用方法通常包括在互斥鎖保護(hù)下調(diào)用wait()方法，在條件滿足時(shí)調(diào)用notify_one()或notify_all()方法。

3.std::async函數(shù)用于啟動(dòng)異步任務(wù)，并返回一個(gè)std::future對象。支持的執(zhí)行策略包括std::async::launch::async（異步執(zhí)行）、std::async::launch::d