C++并行算法試題及答案細節姓名：____________________

一、單項選擇題（每題2分，共10題）

1.以下哪個選項不是C++11引入的并行算法庫的一部分？

A.`<thread>`

B.`<mutex>`

C.`<future>`

D.`<algorithm>`

2.在C++11中，以下哪個頭文件提供了并行算法？

A.`<thread>`

B.`<mutex>`

C.`<future>`

D.`<algorithm>`

3.在C++11中，以下哪個關鍵字用于創建線程？

A.`fork()`

B.`pthread_create()`

C.`std::thread()`

D.`std::process()`

4.在C++11中，以下哪個類用于管理互斥鎖？

A.`std::mutex`

B.`std::thread`

C.`std::future`

D.`std::async`

5.在C++11中，以下哪個函數用于異步執行任務？

A.`std::thread()`

B.`std::async()`

C.`std::mutex()`

D.`std::future()`

6.在C++11中，以下哪個操作符用于檢查互斥鎖的狀態？

A.`&`

B.`||`

C.`&&`

D.`!`

7.在C++11中，以下哪個函數用于等待一個異步任務完成？

A.`std::wait()`

B.`std::async()`

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

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

8.在C++11中，以下哪個函數用于在多個線程中并行執行算法？

A.`std::for_each()`

B.`std::parallel_for_each()`

C.`std::async()`

D.`std::thread()`

9.在C++11中，以下哪個函數用于在多個線程中并行執行排序算法？

A.`std::sort()`

B.`std::parallel_sort()`

C.`std::sort_parallel()`

D.`std::thread_sort()`

10.在C++11中，以下哪個函數用于在多個線程中并行執行查找算法？

A.`std::find()`

B.`std::parallel_find()`

C.`std::search_parallel()`

D.`std::thread_find()`

二、多項選擇題（每題3分，共10題）

1.C++11并行算法庫中，以下哪些是線程安全的數據結構？

A.`std::vector`

B.`std::mutex`

C.`std::unique_lock`

D.`std::queue`

E.`std::map`

2.以下哪些是C++11并行算法庫中提供的并行執行策略？

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，以下哪些函數可以用于在多個線程中執行任務？

A.`std::async`

B.`std::thread`

C.`std::future`

D.`std::packaged_task`

E.`std::queue`

4.使用C++11并行算法庫時，以下哪些是可能的同步機制？

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并行算法庫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，以下哪些是線程的默認同步機制？

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并行算法庫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執行策略參數？

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并行算法庫中提供的并行執行策略的實例？

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，以下哪些是線程局部存儲的機制？

A.`thread_local`

B.`local_storage`

C.`thread_local_storage`

D.`local_thread_storage`

E.`thread_storage`

三、判斷題（每題2分，共10題）

1.在C++11中，`std::async`總是返回一個`std::future`對象。（）

2.使用`std::thread`創建的線程在創建時都會立即運行。（）

3.`std::mutex`可以用于保護多個數據對象的互斥訪問。（）

4.在C++11中，`std::future`對象可以用來等待一個異步操作的結果。（）

5.在C++11中，`std::unique_lock`可以自動釋放鎖，即使發生異常。（）

6.使用`std::execution::par`策略可以保證并行算法總是以并行方式執行。（）

7.在C++11中，`std::async`總是以阻塞方式返回結果。（）

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

9.C++11并行算法庫中的`std::parallel_for`總是比`std::for_each`更快。（）

10.在C++11中，`std::future::get()`方法總是阻塞調用者直到異步任務完成。（）

四、簡答題（每題5分，共6題）

1.簡述C++11并行算法庫中`std::async`函數的基本用法，并說明其返回類型和執行策略。

2.解釋C++11中的`std::mutex`和`std::unique_lock`的區別，并說明何時使用`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區別。

4.說明如何使用`std::future`對象來獲取異步操作的結果，并解釋`std::future::wait()`和`std::future::get()`的區別。

5.簡述C++11中`std::thread`類的基本屬性和方法，包括如何創建、啟動和等待線程。

6.解釋C++11并行算法庫中`std::parallel_for`和`std::for_each`的區別，并說明在什么情況下應該使用`std::parallel_for`。

試卷答案如下

一、單項選擇題答案及解析：

1.D.`<algorithm>`

解析：`<algorithm>`是C++標準庫中提供算法的頭文件，而`<thread>`,`<mutex>`,`<future>`則是提供并發編程支持的頭文件。

2.D.`<algorithm>`

解析：`<algorithm>`頭文件提供了并行算法庫，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中用于創建和管理線程的類。

4.A.`std::mutex`

解析：`std::mutex`是C++11中用于同步線程的互斥鎖。

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

解析：`std::async`是C++11中用于異步執行任務的標準庫函數。

6.D.`!`

解析：`!`操作符用于檢查互斥鎖的狀態，如果鎖被占用，則返回`true`。

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

解析：`std::future::get()`用于等待異步任務完成并獲取結果。

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

解析：`std::parallel_for_each()`是C++11中用于在多個線程中并行執行算法的函數。

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、多項選擇題答案及解析：

1.B.`std::mutex`

C.`std::unique_lock`

D.`std::queue`

E.`std::map`

解析：`std::mutex`和`std::unique_lock`是線程安全的數據結構，用于同步訪問資源。`std::queue`和`std::map`在適當的使用下也可以是線程安全的。

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

B.`std::execution::seq`

C.`std::execution::async`

D.`std::execution::parallel`

E.`std::execution::sequential`

解析：這些是C++17中`std::execution`命名空間提供的執行策略，用于并行算法。

3.A.`std::async`

B.`std::thread`

C.`std::future`

D.`std::packaged_task`

解析：這些函數和方法可以用于在多個線程中執行任務。

4.A.`std::mutex`

B.`std::unique_lock`

C.`std::lock_guard`

D.`std::shared_mutex`

E.`std::condition_variable`

解析：這些是C++11中提供的同步機制，用于線程間的同步。

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：這些是線程的默認同步機制，用于保護共享資源。

7.A.`std::find`

B.`std::search`

C.`std::parallel_find`

D.`std::search_parallel`

E.`std::thread_find`

解析：這些是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：這些是并行算法的執行策略參數。

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

B.`std::execution::seq`

C.`std::execution::async`

D.`std::execution::parallel`

E.`std::execution::sequential`

解析：這些是并行算法的執行策略的實例。

10.A.`thread_local`

B.`local_storage`

C.`thread_local_storage`

D.`local_thread_storage`

E.`thread_storage`

解析：這些是線程局部存儲的機制，