C++并发控制技术试题及答案

C++并发控制技术试题及答案姓名：____________________

一、单项选择题（每题2分，共10题）

1.以下哪个不是C++11中引入的并发控制技术？

A.std::thread

B.std::mutex

C.std::shared_mutex

D.std::vector

2.关于std::thread的构造函数，以下描述错误的是？

A.可以传入函数指针作为目标函数

B.可以传入成员函数指针作为目标函数

C.可以传入可调用对象（如lambda表达式）

D.必须传入可调用对象

3.以下哪个函数用于创建互斥量？

A.std::mutex

B.std::lock_guard

C.std::unique_lock

D.std::lock

4.以下哪个函数用于尝试锁定互斥量？

A.std::lock_guard

B.std::unique_lock

C.std::try_lock

D.std::lock

5.以下哪个函数用于释放互斥量？

A.std::lock_guard

B.std::unique_lock

C.std::unlock

D.std::lock

6.以下哪个函数用于创建条件变量？

A.std::condition_variable

B.std::unique_lock

C.std::lock_guard

D.std::mutex

7.以下哪个函数用于通知一个或多个线程等待条件变量？

A.std::notify_one

B.std::notify_all_at_least

C.std::notify_all_at_most

D.std::notify_all

8.以下哪个函数用于等待条件变量？

A.std::condition_variable::wait

B.std::unique_lock

C.std::lock_guard

D.std::mutex

9.以下哪个函数用于取消一个或多个等待条件变量的线程？

A.std::condition_variable::notify_one

B.std::condition_variable::notify_all_at_least

C.std::condition_variable::notify_all_at_most

D.std::condition_variable::notify_all

10.以下哪个函数用于获取线程的ID？

A.std::this_thread::get_id

B.std::thread::get_id

C.std::thread::id

D.std::thread::get_id

二、填空题（每空1分，共10分）

1.在C++11中，可以使用______关键字来创建线程。

2.std::mutex是互斥量的模板类，其类型参数为______。

3.使用______可以自动管理互斥量的生命周期。

4.在C++11中，可以使用______关键字来创建条件变量。

5.当一个线程需要等待某个条件成立时，可以使用______函数。

6.当一个线程被通知时，可以使用______函数来重新检查条件是否成立。

7.使用______可以获取当前线程的ID。

8.在多线程程序中，为了防止数据竞争，通常需要使用______来保护共享资源。

9.在C++11中，可以使用______来创建线程池。

10.在C++11中，可以使用______来表示线程的状态。

三、简答题（每题5分，共10分）

1.简述C++11中std::thread类的主要功能。

2.简述C++11中std::mutex类的主要功能。

四、编程题（共20分）

1.编写一个程序，使用std::thread创建两个线程，其中一个线程计算1到100的累加和，另一个线程计算1到100的平方和。将结果打印到控制台。（10分）

```cpp

#include<iostream>

#include<thread>

voidcalculateSum(intstart,intend,int&result){

result=0;

for(inti=start;i<=end;++i){

result+=i;

}

}

voidcalculateSquareSum(intstart,intend,int&result){

result=0;

for(inti=start;i<=end;++i){

result+=i*i;

}

}

intmain(){

intsum,squareSum;

std::threadt1(calculateSum,1,100,std::ref(sum));

std::threadt2(calculateSquareSum,1,100,std::ref(squareSum));

t1.join();

t2.join();

std::cout<<"Sum:"<<sum<<std::endl;

std::cout<<"SquareSum:"<<squareSum<<std::endl;

return0;

}

```

2.编写一个程序，使用std::mutex保护共享资源，并使用std::unique_lock来锁定互斥量。（10分）

```cpp

#include<iostream>

#include<mutex>

std::mutexmtx;

voidincrement(int&value){

std::unique_lock<std::mutex>lock(mtx);

++value;

}

intmain(){

intcount=0;

std::threadt1(increment,std::ref(count));

std::threadt2(increment,std::ref(count));

t1.join();

t2.join();

std::cout<<"Count:"<<count<<std::endl;

return0;

}

```

二、多项选择题（每题3分，共10题）

1.以下哪些是C++11中并发控制技术的组成部分？

A.线程

B.互斥量

C.条件变量

D.线程池

E.同步器

2.下列关于std::thread的描述中，正确的是？

A.可以创建多个线程来执行不同的任务

B.线程的创建和销毁都由操作系统管理

C.线程的生命周期在创建后即开始，在任务完成后结束

D.线程可以共享同一程序的全局变量

E.线程可以访问同一程序的全局资源

3.关于std::mutex的使用，以下哪些说法是正确的？

A.std::mutex是互斥锁的模板类

B.std::mutex默认是递归锁

C.可以使用std::lock_guard或std::unique_lock来自动管理互斥量

D.互斥量可以防止多个线程同时访问同一资源

E.互斥量在程序结束时自动释放

4.以下哪些是std::condition_variable的常用成员函数？

A.wait

B.notify_one

C.notify_all

D.notify_all_at_least

E.notify_all_at_most

5.在使用条件变量时，以下哪些操作是正确的？

A.使用std::unique_lock与std::condition_variable结合使用

B.在条件变量上调用wait函数会使当前线程阻塞

C.使用notify_one或notify_all函数可以唤醒一个或多个等待的线程

D.当条件变量被唤醒时，线程会自动检查条件是否成立

E.使用std::condition_variable可以避免忙等待

6.以下哪些是C++11中线程同步的机制？

A.互斥量

B.条件变量

C.信号量

D.读写锁

E.同步器

7.关于std::atomic和std::atomic_flag，以下哪些说法是正确的？

A.std::atomic用于原子操作

B.std::atomic_flag用于原子操作

C.std::atomic可以用于任意类型的变量

D.std::atomic_flag只能用于布尔类型的变量

E.std::atomic和std::atomic_flag可以防止数据竞争

8.以下哪些是C++11中线程池的使用场景？

A.处理大量小任务

B.避免频繁创建和销毁线程

C.提高程序的响应速度

D.优化CPU的使用率

E.减少线程管理的复杂性

9.在使用线程池时，以下哪些说法是正确的？

A.线程池中的线程可以重复使用

B.线程池中的线程数量可以动态调整

C.线程池中的线程通常在后台运行

D.线程池可以控制并发线程的数量

E.线程池可以提高程序的执行效率

10.以下哪些是C++11中并发编程的最佳实践？

A.尽量减少共享资源的使用

B.使用互斥量或原子操作保护共享资源

C.避免忙等待

D.使用条件变量实现线程间的协作

E.合理设计线程池，避免过度竞争

三、判断题（每题2分，共10题）

1.在C++中，互斥量（mutex）总是递归锁。（×）

2.std::thread类的对象是可序列化的，可以安全地跨线程传递。（√）

3.使用std::lock_guard可以避免死锁的发生。（√）

4.条件变量（condition_variable）只能与互斥量（mutex）一起使用。（×）

5.std::atomic_flag用于原子操作，可以保证变量的可见性和原子性。（√）

6.在C++11中，互斥量（mutex）是值语义类型，可以像普通对象一样赋值和交换。（√）

7.使用std::unique_lock可以指定互斥量的类型，而std::lock_guard不能。（×）

8.std::condition_variable的wait函数会释放传入的互斥量，直到条件成立或被通知。（√）

9.在多线程环境中，读写锁（shared_mutex）可以提高并发性能。（√）

10.线程池（thread_pool）可以提高程序的响应速度和执行效率。（√）

四、简答题（每题5分，共6题）

1.简述C++11中std::thread类的构造函数及其参数。

2.解释std::mutex的递归锁和不可递归锁的区别。

3.描述std::condition_variable的工作原理及其在多线程编程中的应用。

4.说明std::atomic和std::atomic_flag在并发编程中的作用。

5.简述线程池（thread_pool）的工作原理及其在多线程编程中的应用场景。

6.列举并发编程中常见的死锁场景，并提出相应的预防措施。

试卷答案如下

一、单项选择题（每题2分，共10题）

1.D

解析：std::vector是C++中的容器类，不属于并发控制技术。

2.D

解析：std::thread可以接受可调用对象作为目标函数，包括函数指针、成员函数指针和lambda表达式。

3.A

解析：std::mutex是互斥量的模板类，用于创建互斥量对象。

4.C

解析：std::try_lock尝试锁定互斥量，如果互斥量已经被锁定，则立即返回false。

5.C

解析：std::unlock用于释放互斥量，但不提供自动管理生命周期的功能。

6.A

解析：std::condition_variable是条件变量的模板类，用于创建条件变量对象。

7.A

解析：std::condition_variable::wait用于使当前线程等待，直到被通知或超时。

8.D

解析：std::this_thread::get_id函数用于获取当前线程的ID。

9.A

解析：std::thread::get_id函数用于获取当前线程的ID。

10.B

解析：std::thread类有一个成员函数get_id，用于获取线程的ID。

二、多项选择题（每题3分，共10题）

1.ABCDE

解析：以上都是C++11中并发控制技术的组成部分。

2.ABCDE

解析：以上都是关于std::thread的正确描述。

3.ABCD

解析：以上都是关于std::mutex的正确描述。

4.ABCDE

解析：以上都是std::condition_variable的常用成员函数。

5.ABCDE

解析：以上都是关于条件变量使用时的正确操作。

6.ABCDE

解析：以上都是C++11中线程同步的机制。

7.ABCDE

解析：以上都是关于std::atomic和std::atomic_flag的正确描述。

8.ABCDE

解析：以上都是线程池的使用场景。

9.ABCDE

解析：以上都是关于线程池的正确描述。

10.ABCDE

解析：以上都是C++11中并发编程的最佳实践。

三、判断题（每题2分，共10题）

1.×

解析：std::mutex默认是非递归锁，需要显式指定为递归锁。

2.√

解析：std::thread类的对象是可序列化的，可以安全地跨线程传递。

3.√

解析：std::lock_guard可以自动管理互斥量的生命周期，防止死锁。

4.×

解析：条件变量可以与互斥量或信号量一起使用。

5.√

解析：std::atomic_flag用于原子操作，可以保证变量的可见性和原子性。

6.√

解析：std::mutex是值语义类型，可以像普通对象一样赋值和交换。

7.×

解析：std::lock_guard和std::unique_lock都可以