C++11多线程编程（常见面试题）

【题目1】

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

 

【题解】

首先我们来分析一下这道题...（是个刚入门的小白，分析的不好请见谅）

1、由于子线程需要循环10次不受主线程干扰，而主线程需要循环100次不受子线程干扰，所以显然，在他们进入循环的时候需要一个锁把这段循环锁住，不然会导致资源被抢占（此处的资源可以理解为是循环里的cout）。（其实简单来说互斥量是为了保证子线程和主线程的for不同时进行）

2、然后问题来了，怎么控制子线程循环后主线程循环，然后一直这样依次循环呢？条件变量就可以做到这点，我们可以通过改变某个全局变量的值，第一次将该全局变量置为10，也就是说我们只要控制如果传入的参数和该全局变量不等，就让他一直等待，当执行完子线程的循环后改变这个全局变量为100，那么对于子线程来说全局变量和传入的参数就不相等了，那么条件变量就会一直等待。当然如果一直让他等待肯定是不对的，所以当一个线程执行完循环之后需要唤醒这个条件变量，告诉线程变量已经改变又可以开始抢资源啦。（其实条件变量就是为了控制子主线程运行的先后条件）

 

【代码】

#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);//在该线程阻塞之前会执行lock.unlock，这样别的线程才不会被锁住
        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();
}

 

【总结】

理解这段代码的时候，被wait()弄了好久，可能是我太蠢qwq那么来说一下wait()吧，我们分两种情况来说。

（1）一开始，主线程先抢到了锁

那么就会判断flag是否等于x，很显然如果是主线程先拿到锁此时flag=10，x=100不等，那么这个时候主线程就会执行wait()，也就是会被阻塞，然后因为wait()自身有这样一个机制（当他执行的时候会自动释放锁吗，也就是会自动执行unlock，给其他线程一个拿锁的机会），这个时候子线程就会拿到锁，并且判断fag是否等于x，这时候明显是相等的，那么就会进行下面的一系列循环，这个时候重点来了，一定要改变全局变量！！如果不改变会是什么结果呢？假设我们把那句话注释掉直接执行notify_one()，那么主线程就会被唤醒它的wait()又会自动参与抢锁，由于flag没有改变，那么flag和x的值还是相等，所以它依然会被阻塞，那么依旧就是子线程执行，就不满足题意了。

（2）一开始，子线程先抢到了锁

因为满足flag=x，那么会执行接下来的for，按部就班改个flag，然后唤醒被wait的线程（这时候其实没有），因为执行完一个循环，uniqie_lock会自动释放锁，然后子线程和主线程就又开始抢锁了，这次我们假设还是子线程先抢到了锁，但由于修改了flag，此时flag！=x，子线程就被阻塞，然后就和情况（1）差不多啦。

 

 

【题目2】

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。

 

【题解】

其实只要理解了上一题，就是一个套路啦。这里有所不同的是有3个线程，所以最后唤醒条件变量的时候记得用notify_all()。

 

【代码】

#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();
}