C++并發控制技術試題及答案姓名：____________________

一、單項選擇題（每題2分，共10題）

1.以下哪個不是C++11中引入的并發控制技術？

A.std::thread

B.std::mutex

C.std::shared_mutex

D.std::vector

2.關于std::thread的構造函數，以下描述錯誤的是？

A.可以傳入函數指針作為目標函數

B.可以傳入成員函數指針作為目標函數

C.可以傳入可調用對象（如lambda表達式）

D.必須傳入可調用對象

3.以下哪個函數用于創建互斥量？

A.std::mutex

B.std::lock_guard

C.std::unique_lock

D.std::lock

4.以下哪個函數用于嘗試鎖定互斥量？

A.std::lock_guard

B.std::unique_lock

C.std::try_lock

D.std::lock

5.以下哪個函數用于釋放互斥量？

A.std::lock_guard

B.std::unique_lock

C.std::unlock

D.std::lock

6.以下哪個函數用于創建條件變量？

A.std::condition_variable

B.std::unique_lock

C.std::lock_guard

D.std::mutex

7.以下哪個函數用于通知一個或多個線程等待條件變量？

A.std::notify_one

B.std::notify_all_at_least

C.std::notify_all_at_most

D.std::notify_all

8.以下哪個函數用于等待條件變量？

A.std::condition_variable::wait

B.std::unique_lock

C.std::lock_guard

D.std::mutex

9.以下哪個函數用于取消一個或多個等待條件變量的線程？

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.以下哪個函數用于獲取線程的ID？

A.std::this_thread::get_id

B.std::thread::get_id

C.std::thread::id

D.std::thread::get_id

二、填空題（每空1分，共10分）

1.在C++11中，可以使用______關鍵字來創建線程。

2.std::mutex是互斥量的模板類，其類型參數為______。

3.使用______可以自動管理互斥量的生命周期。

4.在C++11中，可以使用______關鍵字來創建條件變量。

5.當一個線程需要等待某個條件成立時，可以使用______函數。

6.當一個線程被通知時，可以使用______函數來重新檢查條件是否成立。

7.使用______可以獲取當前線程的ID。

8.在多線程程序中，為了防止數據競爭，通常需要使用______來保護共享資源。

9.在C++11中，可以使用______來創建線程池。

10.在C++11中，可以使用______來表示線程的狀態。

三、簡答題（每題5分，共10分）

1.簡述C++11中std::thread類的主要功能。

2.簡述C++11中std::mutex類的主要功能。

四、編程題（共20分）

1.編寫一個程序，使用std::thread創建兩個線程，其中一個線程計算1到100的累加和，另一個線程計算1到100的平方和。將結果打印到控制臺。（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.編寫一個程序，使用std::mutex保護共享資源，并使用std::unique_lock來鎖定互斥量。（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、多項選擇題（每題3分，共10題）

1.以下哪些是C++11中并發控制技術的組成部分？

A.線程

B.互斥量

C.條件變量

D.線程池

E.同步器

2.下列關于std::thread的描述中，正確的是？

A.可以創建多個線程來執行不同的任務

B.線程的創建和銷毀都由操作系統管理

C.線程的生命周期在創建后即開始，在任務完成后結束

D.線程可以共享同一程序的全局變量

E.線程可以訪問同一程序的全局資源

3.關于std::mutex的使用，以下哪些說法是正確的？

A.std::mutex是互斥鎖的模板類

B.std::mutex默認是遞歸鎖

C.可以使用std::lock_guard或std::unique_lock來自動管理互斥量

D.互斥量可以防止多個線程同時訪問同一資源

E.互斥量在程序結束時自動釋放

4.以下哪些是std::condition_variable的常用成員函數？

A.wait

B.notify_one

C.notify_all

D.notify_all_at_least

E.notify_all_at_most

5.在使用條件變量時，以下哪些操作是正確的？

A.使用std::unique_lock與std::condition_variable結合使用

B.在條件變量上調用wait函數會使當前線程阻塞

C.使用notify_one或notify_all函數可以喚醒一個或多個等待的線程

D.當條件變量被喚醒時，線程會自動檢查條件是否成立

E.使用std::condition_variable可以避免忙等待

6.以下哪些是C++11中線程同步的機制？

A.互斥量

B.條件變量

C.信號量

D.讀寫鎖

E.同步器

7.關于std::atomic和std::atomic_flag，以下哪些說法是正確的？

A.std::atomic用于原子操作

B.std::atomic_flag用于原子操作

C.std::atomic可以用于任意類型的變量

D.std::atomic_flag只能用于布爾類型的變量

E.std::atomic和std::atomic_flag可以防止數據競爭

8.以下哪些是C++11中線程池的使用場景？

A.處理大量小任務

B.避免頻繁創建和銷毀線程

C.提高程序的響應速度

D.優化CPU的使用率

E.減少線程管理的復雜性

9.在使用線程池時，以下哪些說法是正確的？

A.線程池中的線程可以重復使用

B.線程池中的線程數量可以動態調整

C.線程池中的線程通常在后臺運行

D.線程池可以控制并發線程的數量

E.線程池可以提高程序的執行效率

10.以下哪些是C++11中并發編程的最佳實踐？

A.盡量減少共享資源的使用

B.使用互斥量或原子操作保護共享資源

C.避免忙等待

D.使用條件變量實現線程間的協作

E.合理設計線程池，避免過度競爭

三、判斷題（每題2分，共10題）

1.在C++中，互斥量（mutex）總是遞歸鎖。（×）

2.std::thread類的對象是可序列化的，可以安全地跨線程傳遞。（√）

3.使用std::lock_guard可以避免死鎖的發生。（√）

4.條件變量（condition_variable）只能與互斥量（mutex）一起使用。（×）

5.std::atomic_flag用于原子操作，可以保證變量的可見性和原子性。（√）

6.在C++11中，互斥量（mutex）是值語義類型，可以像普通對象一樣賦值和交換。（√）

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

8.std::condition_variable的wait函數會釋放傳入的互斥量，直到條件成立或被通知。（√）

9.在多線程環境中，讀寫鎖（shared_mutex）可以提高并發性能。（√）

10.線程池（thread_pool）可以提高程序的響應速度和執行效率。（√）

四、簡答題（每題5分，共6題）

1.簡述C++11中std::thread類的構造函數及其參數。

2.解釋std::mutex的遞歸鎖和不可遞歸鎖的區別。

3.描述std::condition_variable的工作原理及其在多線程編程中的應用。

4.說明std::atomic和std::atomic_flag在并發編程中的作用。

5.簡述線程池（thread_pool）的工作原理及其在多線程編程中的應用場景。

6.列舉并發編程中常見的死鎖場景，并提出相應的預防措施。

試卷答案如下

一、單項選擇題（每題2分，共10題）

1.D

解析：std::vector是C++中的容器類，不屬于并發控制技術。

2.D

解析：std::thread可以接受可調用對象作為目標函數，包括函數指針、成員函數指針和lambda表達式。

3.A

解析：std::mutex是互斥量的模板類，用于創建互斥量對象。

4.C

解析：std::try_lock嘗試鎖定互斥量，如果互斥量已經被鎖定，則立即返回false。

5.C

解析：std::unlock用于釋放互斥量，但不提供自動管理生命周期的功能。

6.A

解析：std::condition_variable是條件變量的模板類，用于創建條件變量對象。

7.A

解析：std::condition_variable::wait用于使當前線程等待，直到被通知或超時。

8.D

解析：std::this_thread::get_id函數用于獲取當前線程的ID。

9.A

解析：std::thread::get_id函數用于獲取當前線程的ID。

10.B

解析：std::thread類有一個成員函數get_id，用于獲取線程的ID。

二、多項選擇題（每題3分，共10題）

1.ABCDE

解析：以上都是C++11中并發控制技術的組成部分。

2.ABCDE

解析：以上都是關于std::thread的正確描述。

3.ABCD

解析：以上都是關于std::mutex的正確描述。

4.ABCDE

解析：以上都是std::condition_variable的常用成員函數。

5.ABCDE

解析：以上都是關于條件變量使用時的正確操作。

6.ABCDE

解析：以上都是C++11中線程同步的機制。

7.ABCDE

解析：以上都是關于std::atomic和std::atomic_flag的正確描述。

8.ABCDE

解析：以上都是線程池的使用場景。

9.ABCDE

解析：以上都是關于線程池的正確描述。

10.ABCDE

解析：以上都是C++11中并發編程的最佳實踐。

三、判斷題（每題2分，共10題）

1.×

解析：std::mutex默認是非遞歸鎖，需要顯式指定為遞歸鎖。

2.√

解析：std::thread類的對象是可序列化的，可以安全地跨線程傳遞。

3.√

解析：std::lock_guard可以自動管理互斥量的生命周期，防止死鎖。

4.×

解析：條件變量可以與互斥量或信號量一起使用。

5.√

解析：std::atomic_flag用于原子操作，可以保證變量的可見性和原子性。

6.√

解析：std::mutex是值語義類型，可以像普通對象一樣賦值和交換。

7.×

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