c++多线程编程：常见面试题

题目：子线程循环 10 次，接着主线程循环 100 次，接着又回到子线程循环 10 次，接着再回到主线程又循环 100 次，如此循环50次，试写出代码

子线程与主线程必有一个满足条件(flag == num),不满足条件的那个线程不可能获取unique_lock(会在wait中释放)，只有满足条件的线程才能获取锁，执行程序

mutex m;//保护条件的互斥访问
condition_variable cond;//条件变量
int flag = ;//条件
void fun(int num) {
    for (int i = ; i<; i++) {
        unique_lock<mutex> lk(m);//A unique lock is an object that manages a mutex object with unique ownership in both states: locked and unlocked.
        while (flag != num)
            cond.wait(lk);//在调用wait时会执行lk.unlock()
        for (int j = ; j<num; j++)
            cout << j << " ";
        cout << endl;
        flag = (num == ) ?  : ;
        cond.notify_one();//被阻塞的线程唤醒后lk.lock()恢复在调用wait前的状态
    }
}
int main() {
    thread child(fun, );
    fun();
    child.join();
 
    system("pause");
    return ;
}

题目：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。

mutex m;
condition_variable cond;
int loop = ;
int flag = ;
 
void func(int id)
{
    for (int i = ; i < loop; ++i)
    {
        unique_lock<mutex> lk(m);
        while (flag != id)
            cond.wait(lk);
        cout << static_cast<char>('A' + id) << " ";
        flag = (flag + ) % ;
        cond.notify_all();
    }
}
 
void main()
{
    thread A(func, );
    thread B(func, );
    func();
    cout << endl;
 
    A.join();
    B.join();
 
    system("pause");
}

题目(google笔试题)：有四个线程1、2、3、4。线程1的功能就是输出1，线程2的功能就是输出2，以此类推.........现在有四个文件ABCD。初始都为空。现要让四个文件呈如下格式：
A：1 2 3 4 1 2....
B：2 3 4 1 2 3....
C：3 4 1 2 3 4....

D：4 1 2 3 4 1....

mutex m;
condition_variable cond;
int loop = ;
int flag;
 
void func(int num)
{
    for (int i = ; i < loop; ++i)
    {
        unique_lock<mutex> lk(m);
        while (num != flag)
            cond.wait(lk);
        cout << num +  << " ";
        flag = (flag + ) % ;
        cond.notify_all();
    }
}
 
void main(int argc,char *argv[])
{
    flag = atoi(argv[]);
    thread one(func, );
    thread two(func, );
    thread three(func, );
    func();
    one.join();
    two.join();
    three.join();
    cout << endl;
 
    system("pause");
}

读者写者问题

这也是一个非常经典的多线程题目，题目大意如下：有一个写者很多读者，多个读者可以同时读文件，但写者在写文件时不允许有读者在读文件，同样有读者读时写者也不能写。

class rwlock {
private:
    mutex _lock;
    condition_variable _wcon, _rcon;
    unsigned _writer, _reader;
    int _active;
public:
    void read_lock() {
        unique_lock<mutex> lock(_lock);
        ++_reader;
        while (_active <  || _writer > )
            _rcon.wait(lock);
        --_reader;
        ++_active;
    }
    void write_lock() {
        unique_lock<mutex> lock(_lock);
        ++_writer;
        while (_active != )
            _wcon.wait(lock);
        --_writer;
        _active = -;
    }
    void unlock() {
        unique_lock<mutex> lock(_lock);
        if (_active > ) {
            --_active;
            if (_active == ) _wcon.notify_one();
        }
        else {
            _active = ;
            if (_writer > ) _wcon.notify_one();
            else if (_reader > ) _rcon.notify_all();
        }
 
    }
    rwlock() :_writer(), _reader(), _active() {
    }
};
 
void t1(rwlock* rwl) {
    while () {
        cout << "I want to write." << endl;
        rwl->write_lock();
        cout << "writing..." << endl;
        this_thread::sleep_for(chrono::seconds());
        rwl->unlock();
        this_thread::sleep_for(chrono::seconds());
    }
}
 
void t2(rwlock* rwl) {
    while () {
        cout << "t2-I want to read." << endl;
        rwl->read_lock();
        cout << "t2-reading..." << endl;
        this_thread::sleep_for(chrono::seconds());
        rwl->unlock();
    }
}
 
void t3(rwlock* rwl) {
    while () {
        cout << "t3-I want to read." << endl;
        rwl->read_lock();
        cout << "t3-reading..." << endl;
        this_thread::sleep_for(chrono::seconds());
        rwl->unlock();
    }
}
 
int main()
{
    rwlock* rwl = new rwlock();
    thread th1(t1, rwl);
    thread th2(t2, rwl);
    thread th3(t3, rwl);
    th1.join();
    th2.join();
    th3.join();
 
    system("pause");
    return ;
}

线程安全的queue

STL中的queue是非线程安全的，一个组合操作：front(); pop()先读取队首元素然后删除队首元素，若是有多个线程执行这个组合操作的话，可能会发生执行序列交替执行，导致一些意想不到的行为。因此需要重新设计线程安全的queue的接口。

template<typename T>
class threadsafe_queue
{
private:
    mutable std::mutex mut;
    std::queue<T> data_queue;
    std::condition_variable data_cond;
public:
    threadsafe_queue() {}
    threadsafe_queue(threadsafe_queue const& other)
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lk(other.mut);
        data_queue = other.data_queue;
    }
    void push(T new_value)//入队操作
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lk(mut);
        data_queue.push(new_value);
        data_cond.notify_one();
    }
    void wait_and_pop(T& value)//直到有元素可以删除为止
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lk(mut);
        data_cond.wait(lk, [this] {return !data_queue.empty(); });
        value = data_queue.front();
        data_queue.pop();
    }
    std::shared_ptr<T> wait_and_pop()
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lk(mut);
        data_cond.wait(lk, [this] {return !data_queue.empty(); });
        std::shared_ptr<T> res(std::make_shared<T>(data_queue.front()));
        data_queue.pop();
        return res;
    }
    bool try_pop(T& value)//不管有没有队首元素直接返回
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lk(mut);
        if (data_queue.empty())
            return false;
        value = data_queue.front();
        data_queue.pop();
        return true;
    }
    std::shared_ptr<T> try_pop()
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lk(mut);
        if (data_queue.empty())
            return std::shared_ptr<T>();
        std::shared_ptr<T> res(std::make_shared<T>(data_queue.front()));
        data_queue.pop();
        return res;
    }
    bool empty() const
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lk(mut);
        return data_queue.empty();
    }
};

题目：编写程序完成如下功能：

1）有一int型全局变量g_Flag初始值为0

2） 在主线称中起动线程1，打印“this is thread1”，并将g_Flag设置为1

3） 在主线称中启动线程2，打印“this is thread2”，并将g_Flag设置为2

4） 线程序1需要在线程2退出后才能退出

5） 主线程在检测到g_Flag从1变为2，或者从2变为1的时候退出

atomic<int> flag();
 
void worker1(future<int> fut)
{//线程1
    printf("this is thread1\n");
    flag = ;
    fut.get();//线程1阻塞至线程2设置共享状态  get等待异步操作结束并返回结果
    printf("thread1 exit\n");
}
 
void worker2(promise<int> prom)
{//线程2
    printf("this is thread2\n");//C++11的线程输出cout没有boost的好，还是会出现乱序，所以采用printf，有点不爽
    flag = ;
    prom.set_value();//线程2设置了共享状态后，线程1才会被唤醒
    printf("thread2 exit\n");
}
 
//利用promise future来控制线程退出的次序
int main()
{
    promise<int> prom;
    future<int> fut = prom.get_future();
    thread one(worker1, move(fut));//注意future和promise不允许拷贝，但是具备move语义
    thread two(worker2, move(prom));
    while (flag.load() == );
　　///将本线程从调用线程中分离出来，允许本线程独立执行
    one.detach();
    two.detach();
    //exit(1);//主线程到这里退出
    printf("main thread exit\n");
 
    system("pause");
    return ;
}

http://blog.csdn.net/liuxuejiang158blog/article/details/22300081