多线程编程相关试题及答案

多线程编程相关试题及答案姓名：____________________

一、单项选择题（每题2分，共10题）

1.下列关于线程的描述，正确的是（）

A.线程是程序的基本运行单位

B.线程是CPU的基本执行单位

C.线程是进程的执行部分

D.线程是进程的一个实例

2.在C++中，使用以下哪个头文件来包含线程相关的函数和类（）

A.<thread>

B.<mutex>

C.<condition_variable>

D.以上都是

3.以下哪个函数用于创建线程（）

A.thread::create

B.thread::start

C.thread::join

D.thread::detach

4.在C++中，以下哪个关键字用于声明线程（）

A.create

B.start

C.join

D.detach

5.以下哪个函数用于线程同步（）

A.mutex::lock

B.mutex::unlock

C.mutex::try_lock

D.以上都是

6.以下哪个类用于实现互斥锁（）

A.semaphore

B.mutex

C.condition_variable

D.future

7.以下哪个类用于实现条件变量（）

A.semaphore

B.mutex

C.condition_variable

D.future

8.以下哪个函数用于在线程间传递数据（）

A.mutex::wait

B.mutex::notify

C.condition_variable::notify_all

D.以上都不是

9.以下哪个操作用于将线程的执行状态设置为就绪（）

A.thread::create

B.thread::start

C.thread::join

D.thread::detach

10.以下哪个操作用于等待线程结束（）

A.thread::create

B.thread::start

C.thread::join

D.thread::detach

二、填空题（每题2分，共5题）

1.在C++中，创建线程可以使用_________关键字。

2.互斥锁是一种用于实现_________的同步机制。

3.条件变量通常与_________一起使用。

4.在多线程程序中，可以使用_________来保证数据的一致性。

5.线程的执行状态有_________、_________和_________。

三、简答题（每题5分，共10分）

1.简述线程和进程的区别。

2.简述互斥锁和条件变量的作用。

四、编程题（每题10分，共20分）

1.编写一个C++程序，使用互斥锁实现两个线程之间的数据交换。

2.编写一个C++程序，使用条件变量实现生产者-消费者问题。

二、多项选择题（每题3分，共10题）

1.以下哪些是C++11中引入的新特性（）

A.auto类型推导

B.lambda表达式

C.强制类型转换

D.nullptr关键字

2.以下哪些是C++线程库中的同步原语（）

A.mutex

B.semaphore

C.condition_variable

D.future

3.以下哪些是线程的基本状态（）

A.等待就绪

B.运行

C.阻塞

D.终止

4.以下哪些是线程的创建方式（）

A.静态创建

B.动态创建

C.线程池创建

D.线程组创建

5.以下哪些是线程间通信的方式（）

A.等待/通知机制

B.信号量

C.互斥锁

D.共享内存

6.以下哪些是线程池的优点（）

A.提高程序性能

B.简化线程管理

C.资源复用

D.降低系统开销

7.以下哪些是C++中互斥锁的使用场景（）

A.保护共享资源

B.防止数据竞争

C.实现条件变量

D.线程同步

8.以下哪些是条件变量的使用场景（）

A.生产者-消费者问题

B.等待/通知机制

C.线程同步

D.资源分配

9.以下哪些是线程池的缺点（）

A.线程池大小不易控制

B.线程池创建和销毁开销大

C.线程池可能导致死锁

D.线程池不适合计算密集型任务

10.以下哪些是C++11中线程库的线程安全特性（）

A.线程局部存储

B.线程同步

C.线程取消

D.线程优先级

三、判断题（每题2分，共10题）

1.线程是操作系统分配处理器时间的基本单位。（）

2.在C++中，每个线程都必须有一个唯一的线程ID。（）

3.使用互斥锁可以保证多个线程同时访问共享资源时的数据一致性。（）

4.条件变量可以用来阻塞一个线程，直到另一个线程发出信号。（）

5.在C++中，线程池可以自动管理线程的创建和销毁。（）

6.在C++中，互斥锁和条件变量是线程同步的两种不同机制。（）

7.线程池可以提高程序的响应速度和资源利用率。（）

8.线程池的大小应该根据程序的实际需求来确定。（）

9.在C++中，使用互斥锁时，必须确保锁的释放顺序与获取顺序一致。（）

10.在C++中，线程的优先级可以通过线程属性来设置。（）

四、简答题（每题5分，共6题）

1.简述C++中线程的生命周期及其主要状态。

2.解释什么是线程局部存储（TLS），并说明其作用。

3.简述互斥锁和条件变量在多线程编程中的应用。

4.描述C++11线程库中线程池的基本工作原理。

5.解释什么是线程取消，并说明C++11中如何实现线程取消。

6.简述在多线程编程中，如何避免死锁。

试卷答案如下

一、单项选择题（每题2分，共10题）

1.A

解析思路：线程是程序的基本运行单位，是执行的最小单位。

2.D

解析思路：所有线程相关的函数和类都包含在头文件<thread>中。

3.B

解析思路：thread::start函数用于启动线程的执行。

4.D

解析思路：在C++中，使用detach关键字来声明线程。

5.D

解析思路：mutex类提供了lock、unlock和try_lock等成员函数用于线程同步。

6.B

解析思路：mutex类用于实现互斥锁，确保一次只有一个线程可以访问共享资源。

7.C

解析思路：condition_variable类用于实现条件变量，与互斥锁一起使用以实现线程间的通信。

8.D

解析思路：在C++中，没有函数专门用于在线程间传递数据，通常通过共享内存或线程特定的数据结构。

9.B

解析思路：thread::start将线程的执行状态设置为就绪，准备开始执行。

10.C

解析思路：thread::join操作用于等待线程结束，将线程的执行状态设置为终止。

二、多项选择题（每题3分，共10题）

1.A,B,D

解析思路：auto、lambda和nullptr是C++11引入的新特性。

2.A,B,C

解析思路：mutex、semaphore和condition_variable是C++线程库中的同步原语。

3.B,C,D

解析思路：线程的基本状态包括运行、阻塞和终止。

4.A,B,C,D

解析思路：线程可以通过静态创建、动态创建、线程池创建和线程组创建。

5.A,B,D

解析思路：等待/通知机制、信号量和共享内存是线程间通信的方式。

6.A,B,C

解析思路：线程池可以提高性能，简化线程管理，实现资源复用。

7.A,B,D

解析思路：互斥锁用于保护共享资源，防止数据竞争，实现条件变量和线程同步。

8.A,B,C

解析思路：条件变量用于生产者-消费者问题，等待/通知机制，线程同步和资源分配。

9.A,B,C

解析思路：线程池大小不易控制，创建和销毁开销大，可能导致死锁，不适合计算密集型任务。

10.A,B,C,D

解析思路：线程局部存储、线程同步、线程取消和线程优先级是C++11线程库的线程安全特性。

三、判断题（每题2分，共10题）

1.√

解析思路：线程确实是操作系统分配处理器时间的基本单位。

2.×

解析思路：在C++中，线程ID并不是必须唯一的，可以根据需要自定义。

3.√

解析思路：互斥锁确保一次只有一个线程可以访问共享资源，从而保证数据一致性。

4.√

解析思路：条件变量可以阻塞线程直到另一个线程发出信号。

5.√

解析思路：线程池确实可以自动管理线程的创建和销毁。

6.√

解析思路：互斥锁和条件变量是两种不同的线程同步机制。

7.√

解析思路：线程池可以提高程序的响应速度和资源利用率。

8.√

解析思路：线程池的大小应根据程序的实际需求来确定。

9.√

解析思路：在C++中，确保互斥锁的释放顺序与获取顺序一致是必要的。

10.√

解析思路：在C++中，线程的优先级可以通过线程属性来设置。

四、简答题（每题5分，共6题）

1.线程的生命周期包括创建、就绪、运行、阻塞和终止等状态。创建状态表示线程已经被创建但尚未就绪；就绪状态表示线程已经准备好运行，等待CPU分配时间；运行状态表示线程正在执行；阻塞状态表示线程因为某些原因暂时无法执行；终止状态表示线程执行完成或者被强制终止。

2.线程局部存储（TLS）是线程独有的存储区域，每个线程都有自己的数据副本。TLS用于存储线程特有的数据，避免数据竞争和冲突。TLS的作用是保证线程安全，避免多个线程共享同一份数据时产生的问题。

3.互斥锁用于保护共享资源，防止多个线程同时访问共享资源导致的数据不一致。条件变量用于在线程间进行同步，通过阻塞等待某个条件成立，并通知其他线程条件已满足。

4.线程池的基本工作原理是预先创建一定数量的线程，并将这些线程放入池中