C語言中的并發(fā)控制技術(shù)試題及答案姓名：____________________

一、單項選擇題（每題2分，共10題）

1.以下哪個選項不是C語言中用于實現(xiàn)進程間通信的方法？

A.管道

B.信號量

C.共享內(nèi)存

D.文件

2.在C語言中，以下哪個函數(shù)用于創(chuàng)建一個新線程？

A.pthread_create

B.fork

C.pipe

D.sem_wait

3.以下哪個函數(shù)用于在多線程環(huán)境中同步訪問共享資源？

A.pthread_mutex_lock

B.pthread_mutex_unlock

C.pthread_cond_signal

D.pthread_cond_wait

4.在C語言中，以下哪個結(jié)構(gòu)體用于表示線程？

A.pthread_t

B.sem_t

C.pthread_mutex_t

D.pthread_cond_t

5.以下哪個函數(shù)用于在多線程環(huán)境中實現(xiàn)條件變量？

A.pthread_cond_init

B.pthread_cond_destroy

C.pthread_cond_signal

D.pthread_cond_broadcast

6.在C語言中，以下哪個函數(shù)用于釋放一個線程？

A.pthread_join

B.pthread_detach

C.pthread_cancel

D.pthread_detach

7.以下哪個函數(shù)用于在多線程環(huán)境中實現(xiàn)互斥鎖？

A.pthread_mutex_init

B.pthread_mutex_destroy

C.pthread_mutex_lock

D.pthread_mutex_unlock

8.在C語言中，以下哪個函數(shù)用于在多線程環(huán)境中實現(xiàn)條件變量？

A.pthread_cond_init

B.pthread_cond_destroy

C.pthread_cond_signal

D.pthread_cond_broadcast

9.以下哪個函數(shù)用于在多線程環(huán)境中實現(xiàn)信號量？

A.sem_init

B.sem_destroy

C.sem_wait

D.sem_post

10.在C語言中，以下哪個函數(shù)用于在多線程環(huán)境中實現(xiàn)線程的創(chuàng)建？

A.pthread_create

B.pthread_join

C.pthread_detach

D.pthread_cancel

二、填空題（每空2分，共10分）

1.在C語言中，使用______關(guān)鍵字可以創(chuàng)建一個新線程。

2.在C語言中，使用______結(jié)構(gòu)體可以表示線程。

3.在C語言中，使用______函數(shù)可以初始化一個互斥鎖。

4.在C語言中，使用______函數(shù)可以銷毀一個互斥鎖。

5.在C語言中，使用______函數(shù)可以初始化一個條件變量。

6.在C語言中，使用______函數(shù)可以銷毀一個條件變量。

7.在C語言中，使用______函數(shù)可以創(chuàng)建一個信號量。

8.在C語言中，使用______函數(shù)可以銷毀一個信號量。

9.在C語言中，使用______函數(shù)可以等待一個信號量。

10.在C語言中，使用______函數(shù)可以釋放一個信號量。

三、簡答題（每題5分，共10分）

1.簡述C語言中進程和線程的區(qū)別。

2.簡述C語言中互斥鎖的作用。

四、編程題（共15分）

編寫一個C語言程序，使用互斥鎖和條件變量實現(xiàn)生產(chǎn)者-消費者問題。程序中包含一個生產(chǎn)者線程和一個消費者線程，生產(chǎn)者線程負(fù)責(zé)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，消費者線程負(fù)責(zé)消費數(shù)據(jù)。程序運行時，生產(chǎn)者線程和消費者線程交替執(zhí)行，直到生產(chǎn)者線程生產(chǎn)完所有數(shù)據(jù)為止。

二、多項選擇題（每題3分，共10題）

1.在C語言中，以下哪些是線程的基本屬性？

A.線程標(biāo)識

B.線程優(yōu)先級

C.線程狀態(tài)

D.線程棧

E.線程資源

2.以下哪些是C語言中線程同步的方法？

A.互斥鎖

B.信號量

C.條件變量

D.臨界區(qū)

E.讀寫鎖

3.以下哪些是C語言中實現(xiàn)線程間通信的方式？

A.管道

B.套接字

C.共享內(nèi)存

D.線程局部存儲

E.文件

4.在C語言中，以下哪些函數(shù)與信號量操作相關(guān)？

A.sem_init

B.sem_destroy

C.sem_wait

D.sem_post

E.pthread_create

5.以下哪些是C語言中線程調(diào)度策略？

A.先來先服務(wù)

B.優(yōu)先級調(diào)度

C.實時調(diào)度

D.隨機調(diào)度

E.固定時間片

6.在C語言中，以下哪些是互斥鎖的狀態(tài)？

A.無鎖

B.鎖定

C.釋放

D.等待

E.醒來

7.以下哪些是C語言中條件變量的操作？

A.初始化

B.銷毀

C.等待

D.信號

E.廣播

8.以下哪些是C語言中線程函數(shù)？

A.pthread_create

B.pthread_join

C.pthread_detach

D.pthread_exit

E.pthread_self

9.在C語言中，以下哪些是線程安全的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)？

A.互斥鎖

B.信號量

C.條件變量

D.讀寫鎖

E.共享內(nèi)存

10.以下哪些是C語言中線程池的優(yōu)點？

A.提高資源利用率

B.提高系統(tǒng)吞吐量

C.減少線程創(chuàng)建和銷毀的開銷

D.提高系統(tǒng)響應(yīng)速度

E.減少線程之間的競爭

三、判斷題（每題2分，共10題）

1.在C語言中，線程是進程的一部分，一個進程可以包含多個線程。（）

2.在C語言中，互斥鎖可以防止多個線程同時訪問共享資源，從而避免競態(tài)條件。（）

3.在C語言中，信號量是用于線程間同步的一種機制，可以保證資源的正確使用。（）

4.在C語言中，條件變量可以用來實現(xiàn)線程間的等待和通知機制。（）

5.在C語言中，線程池可以提高程序的性能，因為它減少了線程創(chuàng)建和銷毀的開銷。（）

6.在C語言中，線程的優(yōu)先級決定了線程被CPU調(diào)度的順序。（）

7.在C語言中，互斥鎖和信號量都可以用于實現(xiàn)線程同步。（）

8.在C語言中，讀寫鎖可以提高共享資源的訪問效率，因為它允許多個線程同時讀取資源。（）

9.在C語言中，線程局部存儲是線程專用的內(nèi)存空間，線程之間不會相互干擾。（）

10.在C語言中，實時調(diào)度策略可以確保線程在規(guī)定的時間內(nèi)得到執(zhí)行。（）

四、簡答題（每題5分，共6題）

1.簡述C語言中線程的生命周期及其各個階段。

2.簡述C語言中互斥鎖的使用步驟。

3.簡述C語言中條件變量的使用場景。

4.簡述C語言中線程池的工作原理。

5.簡述C語言中死鎖的概念及其產(chǎn)生原因。

6.簡述C語言中如何避免死鎖的發(fā)生。

試卷答案如下

一、單項選擇題答案及解析

1.B

解析：C語言中，進程間通信的方法包括管道、信號量、共享內(nèi)存和消息隊列等，而文件不是用于進程間通信的方法。

2.A

解析：pthread_create是C語言中創(chuàng)建線程的函數(shù)，fork是創(chuàng)建進程的函數(shù)，pipe是創(chuàng)建管道的函數(shù)，sem_wait是信號量等待的函數(shù)。

3.A

解析：pthread_mutex_lock用于鎖定互斥鎖，確保只有一個線程可以訪問共享資源。

4.A

解析：pthread_t是C語言中表示線程的標(biāo)識符。

5.A

解析：pthread_cond_init用于初始化條件變量。

6.B

解析：pthread_join用于等待線程結(jié)束，而pthread_detach用于分離線程，不等待其結(jié)束。

7.A

解析：pthread_mutex_init用于初始化互斥鎖。

8.A

解析：pthread_cond_init用于初始化條件變量。

9.A

解析：sem_init用于初始化信號量。

10.A

解析：pthread_create用于創(chuàng)建線程。

二、多項選擇題答案及解析

1.ABCDE

解析：線程的基本屬性包括線程標(biāo)識、線程優(yōu)先級、線程狀態(tài)、線程棧和線程資源。

2.ABC

解析：線程同步的方法包括互斥鎖、信號量和條件變量。

3.ABC

解析：線程間通信的方式包括管道、套接字和共享內(nèi)存。

4.ABCD

解析：與信號量操作相關(guān)的函數(shù)包括sem_init、sem_destroy、sem_wait和sem_post。

5.ABCDE

解析：線程調(diào)度策略包括先來先服務(wù)、優(yōu)先級調(diào)度、實時調(diào)度、隨機調(diào)度和固定時間片。

6.AB

解析：互斥鎖的狀態(tài)包括無鎖和鎖定。

7.ABCD

解析：條件變量的操作包括初始化、銷毀、等待和信號。

8.ABCDE

解析：線程函數(shù)包括pthread_create、pthread_join、pthread_detach、pthread_exit和pthread_self。

9.ABCD

解析：線程安全的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括互斥鎖、信號量、條件變量和讀寫鎖。

10.ABCDE

解析：線程池的優(yōu)點包括提高資源利用率、提高系統(tǒng)吞吐量、減少線程創(chuàng)建和銷毀的開銷、提高系統(tǒng)響應(yīng)速度和減少線程之間的競爭。

三、判斷題答案及解析

1.×

解析：線程是進程的一部分，但一個進程不一定包含多個線程。

2.√

解析：互斥鎖可以防止多個線程同時訪問共享資源，避免競態(tài)條件。

3.√

解析：信號量是用于線程間同步的一種機制，確保資源的正確使用。

4.√

解析：條件變量可以用來實現(xiàn)線程間的等待和通知機制。

5.√

解析：線程池可以提高程序的性能，減少線程創(chuàng)建和銷毀的開銷。

6.√

解析：線程的優(yōu)先級決定了線程被CPU調(diào)度的順序。

7.√

解析：互斥鎖和信號量都可以用于實現(xiàn)線程同步。

8.√

解析：讀寫鎖可以提高共享資源的訪問效率，允許多個線程同時讀取資源。

9.√

解析：線程局部存儲是線程專用的內(nèi)存空間，線程之間不會相互干擾。

10.√

解析：實時調(diào)度策略可以確保線程在規(guī)定的時間內(nèi)得到執(zhí)行。

四、簡答題答案及解析

1.線程的生命周期包括創(chuàng)建、就緒、運行、阻塞和終止等階段。創(chuàng)建階段是線程被創(chuàng)建但尚未運行的狀態(tài)；就緒階段是線程準(zhǔn)備好運行的狀態(tài)；運行階段是線程正在執(zhí)行的狀態(tài)；阻塞階段是線程因為某些原因無法運行的狀態(tài)；終止階段是線程執(zhí)行完畢或被強制終止的狀態(tài)。

2.互斥鎖的使用步驟包括初始化互斥鎖、獲取互斥鎖（使用pthread_mutex_lock）、釋放互斥鎖（使用pthread_mutex_unlock）和銷毀互斥鎖（使用pthread_mutex_destroy）。

3.條件變量的使用場景包括需要線程間等待某個條件成立的情況，如生產(chǎn)者-消費者