多线程经典面试题

Posted 2020-07-20 qiuri2008

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了多线程经典面试题相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1、基本概念

详见：线程和进程关系和区别、同步和互斥、进程间通信

2、以下多线程对int型变量x的操作，哪几个不需要进行同步（D）
A. x=y; B. x++; C. ++x; D. x=1;

详见：多线程二多线程中的隐蔽问题揭秘

3、多线程中栈与堆

1、基本概念

详见：线程和进程关系和区别、同步和互斥、进程间通信

2、以下多线程对int型变量x的操作，哪几个不需要进行同步（D）
A. x=y; B. x++; C. ++x; D. x=1;

详见：多线程二多线程中的隐蔽问题揭秘

3、多线程中栈与堆是公有的还是私有的（C）

A：栈公有, 堆私有

B：栈公有，堆公有

C：栈私有, 堆公有

D：栈私有，堆私有

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1、栈区（stack）― 由编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。 
2、堆区（heap） ― 一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表，呵呵。 
3、全局区（静态区）（static）―，全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 - 程序结束后有系统释放 
4、文字常量区 ―常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放 
5、程序代码区―存放函数体的二进制代码。 
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4、临界区（Critical Section）和互斥量（Mutex）

两者都可以用于同一进程中不同子线程对资源的互斥访问。

互斥量是内核对象，因此还可以用于不同进程中子线程对资源的互斥访问。

互斥量可以很好的解决由于线程意外终止资源无法释放的问题。

5、一个全局变量tally，两个线程并发执行（代码段都是ThreadProc)，问两个线程都结束后，tally取值范围。

inttally = 0;//glable

voidThreadProc()

{

for(inti = 1;i <= 50;i++)

tally += 1;

}

答：[50,100]

6、编写一个程序，开启3个线程，这3个线程的ID分别为A、B、C，每个线程将自己的ID在屏幕上打印10遍，要求输出结果必须按ABC的顺序显示；如：ABCABC….依次递推。

思路：用信号量进行各个子线程之间的互斥，创建3个信号量A、B、C。初始时A的资源数为1，B、C的资源数为0，访问A之后，将B的资源数加1，访问B之后将C的资源数加1，访问C之后将A的资源数加1。创建3个子线程顺序访问资源A、B、C。

[html] view plain copy

#include "stdafx.h"
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include <iostream>
#include <string>
#include <stack>
#include <windows.h>
#include <process.h>
using namespace std;
const int THREAD_NUM = 10;
HANDLE ga,gb,gc;
unsigned int __stdcall FunA(void *pPM)
{
Sleep(50);//some work should to do
printf("A\n");
ReleaseSemaphore(gb, 1, NULL);//递增信号量B的资源数
return 0;
}
unsigned int __stdcall FunB(void *pPM)
{
Sleep(50);//some work should to do
printf("B\n");
ReleaseSemaphore(gc, 1, NULL);//递增信号量C的资源数
return 0;
}
unsigned int __stdcall FunC(void *pPM)
{
Sleep(50);//some work should to do
printf("C\n");
ReleaseSemaphore(ga, 1, NULL);//递增信号量A的资源数
return 0;
}
int main()
{
//初始化信号量
ga = CreateSemaphore(NULL, 1, 1, NULL);//当前1个资源，最大允许1个同时访问
gb = CreateSemaphore(NULL, 0, 1, NULL);//当前0个资源，最大允许1个同时访问
gc = CreateSemaphore(NULL, 0, 1, NULL);//当前0个资源，最大允许1个同时访问
HANDLE handle[THREAD_NUM];
int i = 0;
while (i < THREAD_NUM)
{
WaitForSingleObject(ga, INFINITE); //等待信号量A>0
handle[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, FunA, &i, 0, NULL);
WaitForSingleObject(gb, INFINITE); //等待信号量B>0
handle[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, FunB, &i, 0, NULL);
WaitForSingleObject(gc, INFINITE); //等待信号量C>0
handle[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, FunC, &i, 0, NULL);
++i;
}
WaitForMultipleObjects(THREAD_NUM, handle, TRUE, INFINITE);
//销毁信号量
CloseHandle(ga);
CloseHandle(gb);
CloseHandle(gc);
for (i = 0; i < THREAD_NUM; i++)
CloseHandle(handle[i]);
return 0;
}

7、生产者消费者问题：有一个生产者在生产产品，这些产品将提供给若干个消费者去消费，为了使生产者和消费者能并发执行，在两者之间设置一个有多个缓冲区的缓冲池，生产者将它生产的产品放入一个缓冲区中，消费者可以从缓冲区中取走产品进行消费，所有生产者和消费者都是异步方式运行的，但它们必须保持同步，即不允许消费者到一个空的缓冲区中取产品，也不允许生产者向一个已经装满产品且尚未被取走的缓冲区中投放产品。

分析：假设1个生产者，2个消费者，缓冲区大小为4。

第一．从缓冲区取出产品和向缓冲区投放产品必须是互斥进行的。可以用关键段和互斥量来完成。

第二．生产者要等待缓冲区为空，这样才可以投放产品，消费者要等待缓冲区不为空，这样才可以取出产品进行消费。并且由于有二个等待过程，所以要用二个事件或信号量来控制。

代码如下：

[html] view plain copy

//1生产者 2消费者 4缓冲区
#include "stdafx.h"
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include <iostream>
#include <string>
#include <stack>
#include <windows.h>
#include <process.h>
using namespace std;
//设置控制台输出颜色
BOOL SetConsoleColor(WORD wAttributes)
{
HANDLE hConsole = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
if (hConsole == INVALID_HANDLE_VALUE)
return FALSE;
return SetConsoleTextAttribute(hConsole, wAttributes);
}
const int END_PRODUCE_NUMBER = 8; //生产产品个数
const int BUFFER_SIZE = 4; //缓冲区个数
int g_Buffer[BUFFER_SIZE]; //缓冲池
int g_i, g_j;
CRITICAL_SECTION g_cs; //信号量与关键段
HANDLE g_hSemaphoreBufferEmpty, g_hSemaphoreBufferFull;
//生产者线程函数
unsigned int __stdcall ProducerThreadFun(PVOID pM)
{
for (int i = 1; i <= END_PRODUCE_NUMBER; i++)
{
//等待有空的缓冲区出现
WaitForSingleObject(g_hSemaphoreBufferEmpty, INFINITE);
//互斥的访问缓冲区
EnterCriticalSection(&g_cs);
g_Buffer[g_i] = i;
printf("生产者在缓冲池第%d个缓冲区中投放数据%d\n", g_i, g_Buffer[g_i]);
g_i = (g_i + 1) % BUFFER_SIZE;
LeaveCriticalSection(&g_cs);
//通知消费者有新数据了
ReleaseSemaphore(g_hSemaphoreBufferFull, 1, NULL);
}
printf("生产者完成任务，线程结束运行\n");
return 0;
}
//消费者线程函数
unsigned int __stdcall ConsumerThreadFun(PVOID pM)
{
while (true)
{
//等待非空的缓冲区出现
WaitForSingleObject(g_hSemaphoreBufferFull, INFINITE);
//互斥的访问缓冲区
EnterCriticalSection(&g_cs);
SetConsoleColor(FOREGROUND_GREEN);
printf(" 编号为%d的消费者从缓冲池中第%d个缓冲区取出数据%d\n", GetCurrentThreadId(), g_j, g_Buffer[g_j]);
SetConsoleColor(FOREGROUND_RED | FOREGROUND_GREEN | FOREGROUND_BLUE);
if (g_Buffer[g_j] == END_PRODUCE_NUMBER)//结束标志
{
LeaveCriticalSection(&g_cs);
//通知其它消费者有新数据了(结束标志)
ReleaseSemaphore(g_hSemaphoreBufferFull, 1, NULL);
break;
}
g_j = (g_j + 1) % BUFFER_SIZE;
LeaveCriticalSection(&g_cs);
Sleep(50); //some other work to do
ReleaseSemaphore(g_hSemaphoreBufferEmpty, 1, NULL);
}
SetConsoleColor(FOREGROUND_GREEN);
printf(" 编号为%d的消费者收到通知，线程结束运行\n", GetCurrentThreadId());
SetConsoleColor(FOREGROUND_RED | FOREGROUND_GREEN | FOREGROUND_BLUE);
return 0;
}
int main()
{
InitializeCriticalSection(&g_cs);
//初始化信号量,一个记录有产品的缓冲区个数,另一个记录空缓冲区个数.
g_hSemaphoreBufferEmpty = CreateSemaphore(NULL, 4, 4, NULL);
g_hSemaphoreBufferFull = CreateSemaphore(NULL, 0, 4, NULL);
g_i = 0;
g_j = 0;
memset(g_Buffer, 0, sizeof(g_Buffer));
const int THREADNUM = 3;
HANDLE hThread[THREADNUM];
//生产者线程
hThread[0] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ProducerThreadFun, NULL, 0, NULL);
//消费者线程
hThread[1] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ConsumerThreadFun, NULL, 0, NULL);
hThread[2] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ConsumerThreadFun, NULL, 0, NULL);
WaitForMultipleObjects(THREADNUM, hThread, TRUE, INFINITE);
for (int i = 0; i < THREADNUM; i++)
CloseHandle(hThread[i]);
//销毁信号量和关键段
CloseHandle(g_hSemaphoreBufferEmpty);
CloseHandle(g_hSemaphoreBufferFull);
DeleteCriticalSection(&g_cs);
return 0;
}