C++11多線程編程（常見面試題）

【題目1】

子線程循環 10 次，接着主線程循環 100 次，接着又回到子線程循環 10 次，接着再回到主線程又循環 100 次，如此循環50次，試寫出代碼

 

【題解】

首先我們來分析一下這道題...（是個剛入門的小白，分析的不好請見諒）

1、由於子線程需要循環10次不受主線程干擾，而主線程需要循環100次不受子線程干擾，所以顯然，在他們進入循環的時候需要一個鎖把這段循環鎖住，不然會導致資源被搶占（此處的資源可以理解為是循環里的cout）。（其實簡單來說互斥量是為了保證子線程和主線程的for不同時進行）

2、然后問題來了，怎么控制子線程循環后主線程循環，然后一直這樣依次循環呢？條件變量就可以做到這點，我們可以通過改變某個全局變量的值，第一次將該全局變量置為10，也就是說我們只要控制如果傳入的參數和該全局變量不等，就讓他一直等待，當執行完子線程的循環后改變這個全局變量為100，那么對於子線程來說全局變量和傳入的參數就不相等了，那么條件變量就會一直等待。當然如果一直讓他等待肯定是不對的，所以當一個線程執行完循環之后需要喚醒這個條件變量，告訴線程變量已經改變又可以開始搶資源啦。（其實條件變量就是為了控制子主線程運行的先后條件）

 

【代碼】

#include<thread>
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<mutex>
#include<condition_variable>
using namespace std;
int flag = 10;
mutex mu;
condition_variable cv;
void fun(int x, char c)
{
    for (int i = 0; i < 50; i++)
    {
        unique_lock<mutex> lock(mu);
        while(flag != x)
            cv.wait(lock);//在該線程阻塞之前會執行lock.unlock，這樣別的線程才不會被鎖住
        for (int j = 0; j < x; j++)
            cout << c << ":" << j << endl;
        flag = (x == 10)? 100 : 10;
        cv.notify_one();
    }
}
int main()
{
    thread t1(fun, 10, 'A');
    fun(100, 'B');
    t1.join();
}

 

【總結】

理解這段代碼的時候，被wait()弄了好久，可能是我太蠢qwq那么來說一下wait()吧，我們分兩種情況來說。

（1）一開始，主線程先搶到了鎖

那么就會判斷flag是否等於x，很顯然如果是主線程先拿到鎖此時flag=10，x=100不等，那么這個時候主線程就會執行wait()，也就是會被阻塞，然后因為wait()自身有這樣一個機制（當他執行的時候會自動釋放鎖嗎，也就是會自動執行unlock，給其他線程一個拿鎖的機會），這個時候子線程就會拿到鎖，並且判斷fag是否等於x，這時候明顯是相等的，那么就會進行下面的一系列循環，這個時候重點來了，一定要改變全局變量！！如果不改變會是什么結果呢？假設我們把那句話注釋掉直接執行notify_one()，那么主線程就會被喚醒它的wait()又會自動參與搶鎖，由於flag沒有改變，那么flag和x的值還是相等，所以它依然會被阻塞，那么依舊就是子線程執行，就不滿足題意了。

（2）一開始，子線程先搶到了鎖

因為滿足flag=x，那么會執行接下來的for，按部就班改個flag，然后喚醒被wait的線程（這時候其實沒有），因為執行完一個循環，uniqie_lock會自動釋放鎖，然后子線程和主線程就又開始搶鎖了，這次我們假設還是子線程先搶到了鎖，但由於修改了flag，此時flag！=x，子線程就被阻塞，然后就和情況（1）差不多啦。

 

 

【題目2】

編寫一個程序，開啟3個線程，這3個線程的ID分別為A、B、C，每個線程將自己的ID在屏幕上打印10遍，要求輸出結果必須按ABC的順序顯示；如：ABCABC….依次遞推。

 

【題解】

其實只要理解了上一題，就是一個套路啦。這里有所不同的是有3個線程，所以最后喚醒條件變量的時候記得用notify_all()。

 

【代碼】

#include<thread>
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<mutex>
#include<condition_variable>
using namespace std;
int flag = 0;
mutex mu;
condition_variable cv;
void fun(int x)
{
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        unique_lock<mutex>lock(mu);
        while (x != flag)
            cv.wait(lock);
        cout << static_cast<char>('A' + x) << " ";
        flag = (flag + 1) % 3;
        cv.notify_all();
    }
}
int main()
{
    thread t1(fun, 1);
    thread t2(fun, 2);
    fun(0);
    t1.join();
    t2.join();
}