C++并行算法试题及答案细节

C++并行算法试题及答案细节姓名：____________________

一、单项选择题（每题2分，共10题）

1.以下哪个选项不是C++11引入的并行算法库的一部分？

A.`<thread>`

B.`<mutex>`

C.`<future>`

D.`<algorithm>`

2.在C++11中，以下哪个头文件提供了并行算法？

A.`<thread>`

B.`<mutex>`

C.`<future>`

D.`<algorithm>`

3.在C++11中，以下哪个关键字用于创建线程？

A.`fork()`

B.`pthread_create()`

C.`std::thread()`

D.`std::process()`

4.在C++11中，以下哪个类用于管理互斥锁？

A.`std::mutex`

B.`std::thread`

C.`std::future`

D.`std::async`

5.在C++11中，以下哪个函数用于异步执行任务？

A.`std::thread()`

B.`std::async()`

C.`std::mutex()`

D.`std::future()`

6.在C++11中，以下哪个操作符用于检查互斥锁的状态？

A.`&`

B.`||`

C.`&&`

D.`!`

7.在C++11中，以下哪个函数用于等待一个异步任务完成？

A.`std::wait()`

B.`std::async()`

C.`std::future::get()`

D.`std::thread::join()`

8.在C++11中，以下哪个函数用于在多个线程中并行执行算法？

A.`std::for_each()`

B.`std::parallel_for_each()`

C.`std::async()`

D.`std::thread()`

9.在C++11中，以下哪个函数用于在多个线程中并行执行排序算法？

A.`std::sort()`

B.`std::parallel_sort()`

C.`std::sort_parallel()`

D.`std::thread_sort()`

10.在C++11中，以下哪个函数用于在多个线程中并行执行查找算法？

A.`std::find()`

B.`std::parallel_find()`

C.`std::search_parallel()`

D.`std::thread_find()`

二、多项选择题（每题3分，共10题）

1.C++11并行算法库中，以下哪些是线程安全的数据结构？

A.`std::vector`

B.`std::mutex`

C.`std::unique_lock`

D.`std::queue`

E.`std::map`

2.以下哪些是C++11并行算法库中提供的并行执行策略？

A.`std::execution::par`

B.`std::execution::seq`

C.`std::execution::async`

D.`std::execution::parallel`

E.`std::execution::sequential`

3.在C++11中，以下哪些函数可以用于在多个线程中执行任务？

A.`std::async`

B.`std::thread`

C.`std::future`

D.`std::packaged_task`

E.`std::queue`

4.使用C++11并行算法库时，以下哪些是可能的同步机制？

A.`std::mutex`

B.`std::unique_lock`

C.`std::lock_guard`

D.`std::shared_mutex`

E.`std::condition_variable`

5.以下哪些是C++11并行算法库中提供的并行排序算法？

A.`std::sort`

B.`std::parallel_sort`

C.`std::stable_sort`

D.`std::sort_parallel`

E.`std::thread_sort`

6.在C++11中，以下哪些是线程的默认同步机制？

A.`std::mutex`

B.`std::unique_lock`

C.`std::lock_guard`

D.`std::recursive_mutex`

E.`std::shared_mutex`

7.以下哪些是C++11并行算法库中提供的并行查找算法？

A.`std::find`

B.`std::search`

C.`std::parallel_find`

D.`std::search_parallel`

E.`std::thread_find`

8.在C++11中，以下哪些是并行算法的执行策略参数？

A.`std::execution::par`

B.`std::execution::seq`

C.`std::execution::async`

D.`std::execution::parallel`

E.`std::execution::sequential`

9.以下哪些是C++11并行算法库中提供的并行执行策略的实例？

A.`std::execution::par`

B.`std::execution::seq`

C.`std::execution::async`

D.`std::execution::parallel`

E.`std::execution::sequential`

10.在C++11中，以下哪些是线程局部存储的机制？

A.`thread_local`

B.`local_storage`

C.`thread_local_storage`

D.`local_thread_storage`

E.`thread_storage`

三、判断题（每题2分，共10题）

1.在C++11中，`std::async`总是返回一个`std::future`对象。（）

2.使用`std::thread`创建的线程在创建时都会立即运行。（）

3.`std::mutex`可以用于保护多个数据对象的互斥访问。（）

4.在C++11中，`std::future`对象可以用来等待一个异步操作的结果。（）

5.在C++11中，`std::unique_lock`可以自动释放锁，即使发生异常。（）

6.使用`std::execution::par`策略可以保证并行算法总是以并行方式执行。（）

7.在C++11中，`std::async`总是以阻塞方式返回结果。（）

8.在C++11中，`std::mutex`和`std::lock_guard`是互斥的，不能同时使用。（）

9.C++11并行算法库中的`std::parallel_for`总是比`std::for_each`更快。（）

10.在C++11中，`std::future::get()`方法总是阻塞调用者直到异步任务完成。（）

四、简答题（每题5分，共6题）

1.简述C++11并行算法库中`std::async`函数的基本用法，并说明其返回类型和执行策略。

2.解释C++11中的`std::mutex`和`std::unique_lock`的区别，并说明何时使用`std::lock_guard`。

3.描述C++11中`std::execution::par`和`std::execution::seq`策略在并行算法中的作用和区别。

4.说明如何使用`std::future`对象来获取异步操作的结果，并解释`std::future::wait()`和`std::future::get()`的区别。

5.简述C++11中`std::thread`类的基本属性和方法，包括如何创建、启动和等待线程。

6.解释C++11并行算法库中`std::parallel_for`和`std::for_each`的区别，并说明在什么情况下应该使用`std::parallel_for`。

试卷答案如下

一、单项选择题答案及解析：

1.D.`<algorithm>`

解析：`<algorithm>`是C++标准库中提供算法的头文件，而`<thread>`,`<mutex>`,`<future>`则是提供并发编程支持的头文件。

2.D.`<algorithm>`

解析：`<algorithm>`头文件提供了并行算法库，包括并行版本的排序、查找等算法。

3.C.`std::thread()`

解析：`std::thread`是C++11中用于创建和管理线程的类。

4.A.`std::mutex`

解析：`std::mutex`是C++11中用于同步线程的互斥锁。

5.B.`std::async()`

解析：`std::async`是C++11中用于异步执行任务的标准库函数。

6.D.`!`

解析：`!`操作符用于检查互斥锁的状态，如果锁被占用，则返回`true`。

7.C.`std::future::get()`

解析：`std::future::get()`用于等待异步任务完成并获取结果。

8.B.`std::parallel_for_each()`

解析：`std::parallel_for_each()`是C++11中用于在多个线程中并行执行算法的函数。

9.B.`std::parallel_sort()`

解析：`std::parallel_sort()`是C++11中提供的并行排序算法。

10.B.`std::parallel_find()`

解析：`std::parallel_find()`是C++11中提供的并行查找算法。

二、多项选择题答案及解析：

1.B.`std::mutex`

C.`std::unique_lock`

D.`std::queue`

E.`std::map`

解析：`std::mutex`和`std::unique_lock`是线程安全的数据结构，用于同步访问资源。`std::queue`和`std::map`在适当的使用下也可以是线程安全的。

2.A.`std::execution::par`

B.`std::execution::seq`

C.`std::execution::async`

D.`std::execution::parallel`

E.`std::execution::sequential`

解析：这些是C++17中`std::execution`命名空间提供的执行策略，用于并行算法。

3.A.`std::async`

B.`std::thread`

C.`std::future`

D.`std::packaged_task`

解析：这些函数和方法可以用于在多个线程中执行任务。

4.A.`std::mutex`

B.`std::unique_lock`

C.`std::lock_guard`

D.`std::shared_mutex`

E.`std::condition_variable`

解析：这些是C++11中提供的同步机制，用于线程间的同步。

5.A.`std::sort`

B.`std::parallel_sort`

C.`std::stable_sort`

D.`std::sort_parallel`

E.`std::thread_sort`

解析：`std::sort`和`std::parallel_sort`是C++11中提供的排序算法，其中`std::parallel_sort`是并行版本的排序算法。

6.A.`std::mutex`

B.`std::unique_lock`

C.`std::lock_guard`

D.`std::recursive_mutex`

E.`std::shared_mutex`

解析：这些是线程的默认同步机制，用于保护共享资源。

7.A.`std::find`

B.`std::search`

C.`std::parallel_find`

D.`std::search_parallel`

E.`std::thread_find`

解析：这些是C++11中提供的查找算法，其中`std::parallel_find`是并行版本的查找算法。

8.A.`std::execution::par`

B.`std::execution::seq`

C.`std::execution::async`

D.`std::execution::parallel`

E.`std::execution::sequential`

解析：这些是并行算法的执行策略参数。

9.A.`std::execution::par`

B.`std::execution::seq`

C.`std::execution::async`

D.`std::execution::parallel`

E.`std::execution::sequential`

解析：这些是并行算法的执行策略的实例。

10.A.`thread_local`

B.`local_storage`

C.`thread_local_storage`

D.`local_thread_storage`

E.`thread_storage`

解析：这些是线程局部存储的机制，