多線程編程相關(guān)試題及答案姓名：____________________

一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共10題）

1.下列關(guān)于線程的描述，正確的是（）

A.線程是程序的基本運(yùn)行單位

B.線程是CPU的基本執(zhí)行單位

C.線程是進(jìn)程的執(zhí)行部分

D.線程是進(jìn)程的一個(gè)實(shí)例

2.在C++中，使用以下哪個(gè)頭文件來包含線程相關(guān)的函數(shù)和類（）

A.<thread>

B.<mutex>

C.<condition_variable>

D.以上都是

3.以下哪個(gè)函數(shù)用于創(chuàng)建線程（）

A.thread::create

B.thread::start

C.thread::join

D.thread::detach

4.在C++中，以下哪個(gè)關(guān)鍵字用于聲明線程（）

A.create

B.start

C.join

D.detach

5.以下哪個(gè)函數(shù)用于線程同步（）

A.mutex::lock

B.mutex::unlock

C.mutex::try_lock

D.以上都是

6.以下哪個(gè)類用于實(shí)現(xiàn)互斥鎖（）

A.semaphore

B.mutex

C.condition_variable

D.future

7.以下哪個(gè)類用于實(shí)現(xiàn)條件變量（）

A.semaphore

B.mutex

C.condition_variable

D.future

8.以下哪個(gè)函數(shù)用于在線程間傳遞數(shù)據(jù)（）

A.mutex::wait

B.mutex::notify

C.condition_variable::notify_all

D.以上都不是

9.以下哪個(gè)操作用于將線程的執(zhí)行狀態(tài)設(shè)置為就緒（）

A.thread::create

B.thread::start

C.thread::join

D.thread::detach

10.以下哪個(gè)操作用于等待線程結(jié)束（）

A.thread::create

B.thread::start

C.thread::join

D.thread::detach

二、填空題（每題2分，共5題）

1.在C++中，創(chuàng)建線程可以使用_________關(guān)鍵字。

2.互斥鎖是一種用于實(shí)現(xiàn)_________的同步機(jī)制。

3.條件變量通常與_________一起使用。

4.在多線程程序中，可以使用_________來保證數(shù)據(jù)的一致性。

5.線程的執(zhí)行狀態(tài)有_________、_________和_________。

三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共10分）

1.簡(jiǎn)述線程和進(jìn)程的區(qū)別。

2.簡(jiǎn)述互斥鎖和條件變量的作用。

四、編程題（每題10分，共20分）

1.編寫一個(gè)C++程序，使用互斥鎖實(shí)現(xiàn)兩個(gè)線程之間的數(shù)據(jù)交換。

2.編寫一個(gè)C++程序，使用條件變量實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題。

二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共10題）

1.以下哪些是C++11中引入的新特性（）

A.auto類型推導(dǎo)

B.lambda表達(dá)式

C.強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換

D.nullptr關(guān)鍵字

2.以下哪些是C++線程庫(kù)中的同步原語（）

A.mutex

B.semaphore

C.condition_variable

D.future

3.以下哪些是線程的基本狀態(tài)（）

A.等待就緒

B.運(yùn)行

C.阻塞

D.終止

4.以下哪些是線程的創(chuàng)建方式（）

A.靜態(tài)創(chuàng)建

B.動(dòng)態(tài)創(chuàng)建

C.線程池創(chuàng)建

D.線程組創(chuàng)建

5.以下哪些是線程間通信的方式（）

A.等待/通知機(jī)制

B.信號(hào)量

C.互斥鎖

D.共享內(nèi)存

6.以下哪些是線程池的優(yōu)點(diǎn)（）

A.提高程序性能

B.簡(jiǎn)化線程管理

C.資源復(fù)用

D.降低系統(tǒng)開銷

7.以下哪些是C++中互斥鎖的使用場(chǎng)景（）

A.保護(hù)共享資源

B.防止數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)

C.實(shí)現(xiàn)條件變量

D.線程同步

8.以下哪些是條件變量的使用場(chǎng)景（）

A.生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題

B.等待/通知機(jī)制

C.線程同步

D.資源分配

9.以下哪些是線程池的缺點(diǎn)（）

A.線程池大小不易控制

B.線程池創(chuàng)建和銷毀開銷大

C.線程池可能導(dǎo)致死鎖

D.線程池不適合計(jì)算密集型任務(wù)

10.以下哪些是C++11中線程庫(kù)的線程安全特性（）

A.線程局部存儲(chǔ)

B.線程同步

C.線程取消

D.線程優(yōu)先級(jí)

三、判斷題（每題2分，共10題）

1.線程是操作系統(tǒng)分配處理器時(shí)間的基本單位。（）

2.在C++中，每個(gè)線程都必須有一個(gè)唯一的線程ID。（）

3.使用互斥鎖可以保證多個(gè)線程同時(shí)訪問共享資源時(shí)的數(shù)據(jù)一致性。（）

4.條件變量可以用來阻塞一個(gè)線程，直到另一個(gè)線程發(fā)出信號(hào)。（）

5.在C++中，線程池可以自動(dòng)管理線程的創(chuàng)建和銷毀。（）

6.在C++中，互斥鎖和條件變量是線程同步的兩種不同機(jī)制。（）

7.線程池可以提高程序的響應(yīng)速度和資源利用率。（）

8.線程池的大小應(yīng)該根據(jù)程序的實(shí)際需求來確定。（）

9.在C++中，使用互斥鎖時(shí)，必須確保鎖的釋放順序與獲取順序一致。（）

10.在C++中，線程的優(yōu)先級(jí)可以通過線程屬性來設(shè)置。（）

四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共6題）

1.簡(jiǎn)述C++中線程的生命周期及其主要狀態(tài)。

2.解釋什么是線程局部存儲(chǔ)（TLS），并說明其作用。

3.簡(jiǎn)述互斥鎖和條件變量在多線程編程中的應(yīng)用。

4.描述C++11線程庫(kù)中線程池的基本工作原理。

5.解釋什么是線程取消，并說明C++11中如何實(shí)現(xiàn)線程取消。

6.簡(jiǎn)述在多線程編程中，如何避免死鎖。

試卷答案如下

一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共10題）

1.A

解析思路：線程是程序的基本運(yùn)行單位，是執(zhí)行的最小單位。

2.D

解析思路：所有線程相關(guān)的函數(shù)和類都包含在頭文件<thread>中。

3.B

解析思路：thread::start函數(shù)用于啟動(dòng)線程的執(zhí)行。

4.D

解析思路：在C++中，使用detach關(guān)鍵字來聲明線程。

5.D

解析思路：mutex類提供了lock、unlock和try_lock等成員函數(shù)用于線程同步。

6.B

解析思路：mutex類用于實(shí)現(xiàn)互斥鎖，確保一次只有一個(gè)線程可以訪問共享資源。

7.C

解析思路：condition_variable類用于實(shí)現(xiàn)條件變量，與互斥鎖一起使用以實(shí)現(xiàn)線程間的通信。

8.D

解析思路：在C++中，沒有函數(shù)專門用于在線程間傳遞數(shù)據(jù)，通常通過共享內(nèi)存或線程特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

9.B

解析思路：thread::start將線程的執(zhí)行狀態(tài)設(shè)置為就緒，準(zhǔn)備開始執(zhí)行。

10.C

解析思路：thread::join操作用于等待線程結(jié)束，將線程的執(zhí)行狀態(tài)設(shè)置為終止。

二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共10題）

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++線程庫(kù)中的同步原語。

3.B,C,D

解析思路：線程的基本狀態(tài)包括運(yùn)行、阻塞和終止。

4.A,B,C,D

解析思路：線程可以通過靜態(tài)創(chuàng)建、動(dòng)態(tài)創(chuàng)建、線程池創(chuàng)建和線程組創(chuàng)建。

5.A,B,D

解析思路：等待/通知機(jī)制、信號(hào)量和共享內(nèi)存是線程間通信的方式。

6.A,B,C

解析思路：線程池可以提高性能，簡(jiǎn)化線程管理，實(shí)現(xiàn)資源復(fù)用。

7.A,B,D

解析思路：互斥鎖用于保護(hù)共享資源，防止數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)現(xiàn)條件變量和線程同步。

8.A,B,C

解析思路：條件變量用于生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題，等待/通知機(jī)制，線程同步和資源分配。

9.A,B,C

解析思路：線程池大小不易控制，創(chuàng)建和銷毀開銷大，可能導(dǎo)致死鎖，不適合計(jì)算密集型任務(wù)。

10.A,B,C,D

解析思路：線程局部存儲(chǔ)、線程同步、線程取消和線程優(yōu)先級(jí)是C++11線程庫(kù)的線程安全特性。

三、判斷題（每題2分，共10題）

1.√

解析思路：線程確實(shí)是操作系統(tǒng)分配處理器時(shí)間的基本單位。

2.×

解析思路：在C++中，線程ID并不是必須唯一的，可以根據(jù)需要自定義。

3.√

解析思路：互斥鎖確保一次只有一個(gè)線程可以訪問共享資源，從而保證數(shù)據(jù)一致性。

4.√

解析思路：條件變量可以阻塞線程直到另一個(gè)線程發(fā)出信號(hào)。

5.√

解析思路：線程池確實(shí)可以自動(dòng)管理線程的創(chuàng)建和銷毀。

6.√

解析思路：互斥鎖和條件變量是兩種不同的線程同步機(jī)制。

7.√

解析思路：線程池可以提高程序的響應(yīng)速度和資源利用率。

8.√

解析思路：線程池的大小應(yīng)根據(jù)程序的實(shí)際需求來確定。

9.√

解析思路：在C++中，確保互斥鎖的釋放順序與獲取順序一致是必要的。

10.√

解析思路：在C++中，線程的優(yōu)先級(jí)可以通過線程屬性來設(shè)置。

四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共6題）

1.線程的生命周期包括創(chuàng)建、就緒、運(yùn)行、阻塞和終止等狀態(tài)。創(chuàng)建狀態(tài)表示線程已經(jīng)被創(chuàng)建但尚未就緒；就緒狀態(tài)表示線程已經(jīng)準(zhǔn)備好運(yùn)行，等待CPU分配時(shí)間；運(yùn)行狀態(tài)表示線程正在執(zhí)行；阻塞狀態(tài)表示線程因?yàn)槟承┰驎簳r(shí)無法執(zhí)行；終止?fàn)顟B(tài)表示線程執(zhí)行完成或者被強(qiáng)制終止。

2.線程局部存儲(chǔ)（TLS）是線程獨(dú)有的存儲(chǔ)區(qū)域，每個(gè)線程都有自己的數(shù)據(jù)副本。TLS用于存儲(chǔ)線程特有的數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)和沖突。TLS的作用是保證線程安全，避免多個(gè)線程共享同一份數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生的問題。

3.互斥鎖用于保護(hù)共享資源，防止多個(gè)線程同時(shí)訪問共享資源導(dǎo)致的數(shù)據(jù)不一致。條件變量用于在線程間進(jìn)行同步，通過阻塞等待某個(gè)條件成立，并通知其他線程條件已滿足。

4.線程池的基本工作原理是預(yù)先創(chuàng)建一定數(shù)量的線程，并將這些線程放入池中