秒杀多线程 多线程笔试面试题汇总

秒杀多线程第一篇 多线程笔试面试题汇总

系列前言

本系列是本人参加微软亚洲研究院，腾讯研究院，迅雷面试时整理的，另外也加入一些其它IT公司如百度，阿里巴巴的笔试面试题目，因此具有很强的针对性。系列中不但会详细讲解多线程同步互斥的各种“招式”，而且会进一步的讲解多线程同步互斥的“内功心法”。有了“招式”和“内功心法”，相信你也能对多线程挥洒自如，在笔试面试中顺利的秒杀多线程试题。

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第一篇 多线程笔试面试题汇总

多线程在笔试面试中经常出现，下面列出一些公司的多线程笔试面试题。首先是一些概念性的问答题，这些是多线程的基础知识，经常出现在面试中的第一轮面试（我参加2011年 腾讯研究院实习生招聘时就被问到了几个概念性题目）。然后是一些选择题，这些一般在笔试时出现，虽然不是太难，但如果在选择题上花费大多时间无疑会对后面 的编程题造成影响，因此必须迅速的解决掉。最后是综合题即难一些的问答题或是编程题。这种题目当然是最难解决了，要么会引来面试官的追问，要么就很容易考 虑不周全，因此解决这类题目时一定要考虑全面和细致。

下面就来看看这三类题目吧。

一．概念性问答题

第一题：线程的基本概念、线程的基本状态及状态之间的关系？

第二题：线程与进程的区别？

这个题目问到的概率相当大，计算机专业考研中也常常考到。要想全部答出比较难。

第三题：多线程有几种实现方法，都是什么？

第四题：多线程同步和互斥有几种实现方法，都是什么？

我在参加2011年迅雷校园招聘时的一面和二面都被问到这个题目，回答的好将会给面试成绩加不少分。

第五题：多线程同步和互斥有何异同，在什么情况下分别使用他们？举例说明。

二．选择题

第一题（百度笔试题）：

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

第二题（阿里巴巴笔试题）

多线程中栈与堆是公有的还是私有的

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

三．综合题

第一题（台湾某杀毒软件公司面试题）：

在Windows编程中互斥量与临界区比较类似，请分析一下二者的主要区别。

第二题：

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;

}

第三题（某培训机构的练习题）：

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。

第四题（迅雷笔试题）：

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。

第五题（Google面试题）

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....

请设计程序。

下面的第六题与第七题也是在考研中或是程序员和软件设计师认证考试中的热门试题。

第六题

生产者消费者问题

这
是一个非常经典的多线程题目，题目大意如下：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。

第七题

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。

多线程相关题目就列举到此，如果各位有多线程方面的笔试面试题，欢迎提供给我，我将及时补上。谢谢大家。

下一篇《多线程第一次亲密接触 CreateThread与_beginthreadex本质区别》将从源代码的层次上讲解创建多线程的二个函数CreateThread与_beginthreadex到底有什么区别，让你明明白白的完成与多线程第一次亲密接触。

转载请标明出处，原文地址：/article/1358224.html

秒杀多线程第二篇 多线程第一次亲密接触 CreateThread与_beginthreadex本质区别

本文将带领你与多线程作第一次亲密接触，并深入分析CreateThread与_beginthreadex的本质区别，相信阅读本文后你能轻松的使用多线程并能流畅准确的回答CreateThread与_beginthreadex到底有什么区别，在实际的编程中到底应该使用CreateThread还是_beginthreadex？

使用多线程其实是非常容易的，下面这个程序的主线程会创建了一个子线程并等待其运行完毕，子线程就输出它的线程ID号然后输出一句经典名言——Hello World。整个程序的代码非常简短，只有区区几行。

//最简单的创建多线程实例
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
//子线程函数
DWORD WINAPI ThreadFun(LPVOID pM)
{
printf("子线程的线程ID号为：%d\n子线程输出Hello World\n", GetCurrentThreadId());
return 0;
}
//主函数，所谓主函数其实就是主线程执行的函数。
int main()
{
printf("     最简单的创建多线程实例\n");
printf(" -- by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows ) --\n\n");

HANDLE handle = CreateThread(NULL, 0, ThreadFun, NULL, 0, NULL);
WaitForSingleObject(handle, INFINITE);
return 0;
}

运行结果如下所示：



下面来细讲下代码中的一些函数

第一个 CreateThread

函数功能：创建线程

函数原型：

HANDLEWINAPICreateThread(

LPSECURITY_ATTRIBUTESlpThreadAttributes,

SIZE_TdwStackSize,

LPTHREAD_START_ROUTINElpStartAddress,

LPVOIDlpParameter,

DWORDdwCreationFlags,

LPDWORDlpThreadId

);

函数说明：

第一个参数表示线程内核对象的安全属性，一般传入NULL表示使用默认设置。

第二个参数表示线程栈空间大小。传入0表示使用默认大小（1MB）。

第三个参数表示新线程所执行的线程函数地址，多个线程可以使用同一个函数地址。

第四个参数是传给线程函数的参数。

第五个参数指定额外的标志来控制线程的创建，为0表示线程创建之后立即就可以进行调度，如果为CREATE_SUSPENDED则表示线程创建后暂停运行，这样它就无法调度，直到调用ResumeThread()。

第六个参数将返回线程的ID号，传入NULL表示不需要返回该线程ID号。

函数返回值：

成功返回新线程的句柄，失败返回NULL。

第二个 WaitForSingleObject

函数功能：等待函数 – 使线程进入等待状态，直到指定的内核对象被触发。

函数原形：

DWORDWINAPIWaitForSingleObject(

HANDLEhHandle,

DWORDdwMilliseconds

);

函数说明：

第一个参数为要等待的内核对象。

第二个参数为最长等待的时间，以毫秒为单位，如传入5000就表示5秒，传入0就立即返回，传入INFINITE表示无限等待。

因为线程的句柄在线程运行时是未触发的，线程结束运行，句柄处于触发状态。所以可以用WaitForSingleObject()来等待一个线程结束运行。

函数返回值：

在指定的时间内对象被触发，函数返回WAIT_OBJECT_0。超过最长等待时间对象仍未被触发返回WAIT_TIMEOUT。传入参数有错误将返回WAIT_FAILED

CreateThread()函数是Windows提供的API接口，在C/C++语言另有一个创建线程的函数_beginthreadex()，在很多书上（包括《Windows核心编程》）提到过尽量使用_beginthreadex()来代替使用CreateThread()，这是为什么了？下面就来探索与发现它们的区别吧。

首先要从标准C运行库与多线程的矛盾说起，标准C运行库在1970年被实现了，由于当时没任何一个操作系统提供对多线程的支持。因此编写标准C运行库的程序员根本没考虑多线程程序使用标准C运行库的情况。比如标准C运行库的全局变量errno。很多运行库中的函数在出错时会将错误代号赋值给这个全局变量，这样可以方便调试。但如果有这样的一个代码片段：

if (system("notepad.exe readme.txt") == -1)
{
switch(errno)
{
...//错误处理代码
}
}

假设某个线程A在执行上面的代码，该线程在调用system()之后且尚未调用switch()语句时另外一个线程B启动了，这个线程B也调用了标准C运行库的函数，不幸的是这个函数执行出错了并将错误代号写入全局变量errno中。这样线程A一旦开始执行switch()语句时，它将访问一个被B线程改动了的errno。这种情况必须要加以避免！因为不单单是这一个变量会出问题，其它像strerror()、strtok()、tmpnam()、gmtime()、asctime()等函数也会遇到这种由多个线程访问修改导致的数据覆盖问题。

为了解决这个问题，Windows操作系统提供了这样的一种解决方案——每个线程都将拥有自己专用的一块内存区域来供标准C运行库中所有有需要的函数使用。而且这块内存区域的创建就是由C/C++运行库函数_beginthreadex()来负责的。下面列出_beginthreadex()函数的源代码（我在这份代码中增加了一些注释）以便读者更好的理解_beginthreadex()函数与CreateThread()函数的区别。

//_beginthreadex源码整理By MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows )
_MCRTIMP uintptr_t __cdecl _beginthreadex(
void *security,
unsigned stacksize,
unsigned (__CLR_OR_STD_CALL * initialcode) (void *),
void * argument,
unsigned createflag,
unsigned *thrdaddr
)
{
_ptiddata ptd;          //pointer to per-thread data 见注1
uintptr_t thdl;         //thread handle 线程句柄
unsigned long err = 0L; //Return from GetLastError()
unsigned dummyid;    //dummy returned thread ID 线程ID号

// validation section 检查initialcode是否为NULL
_VALIDATE_RETURN(initialcode != NULL, EINVAL, 0);

//Initialize FlsGetValue function pointer
__set_flsgetvalue();

//Allocate and initialize a per-thread data structure for the to-be-created thread.
//相当于new一个_tiddata结构，并赋给_ptiddata指针。
if ( (ptd = (_ptiddata)_calloc_crt(1, sizeof(struct _tiddata))) == NULL )
goto error_return;

// Initialize the per-thread data
//初始化线程的_tiddata块即CRT数据区域 见注2
_initptd(ptd, _getptd()->ptlocinfo);

//设置_tiddata结构中的其它数据，这样这块_tiddata块就与线程联系在一起了。
ptd->_initaddr = (void *) initialcode; //线程函数地址
ptd->_initarg = argument;              //传入的线程参数
ptd->_thandle = (uintptr_t)(-1);

#if defined (_M_CEE) || defined (MRTDLL)
if(!_getdomain(&(ptd->__initDomain))) //见注3
{
goto error_return;
}
#endif  // defined (_M_CEE) || defined (MRTDLL)

// Make sure non-NULL thrdaddr is passed to CreateThread
if ( thrdaddr == NULL )//判断是否需要返回线程ID号
thrdaddr = &dummyid;

// Create the new thread using the parameters supplied by the caller.
//_beginthreadex()最终还是会调用CreateThread()来向系统申请创建线程
if ( (thdl = (uintptr_t)CreateThread(
(LPSECURITY_ATTRIBUTES)security,
stacksize,
_threadstartex,
(LPVOID)ptd,
createflag,
(LPDWORD)thrdaddr))
== (uintptr_t)0 )
{
err = GetLastError();
goto error_return;
}

//Good return
return(thdl); //线程创建成功,返回新线程的句柄.

//Error return
error_return:
//Either ptd is NULL, or it points to the no-longer-necessary block
//calloc-ed for the _tiddata struct which should now be freed up.
//回收由_calloc_crt()申请的_tiddata块
_free_crt(ptd);
// Map the error, if necessary.
// Note: this routine returns 0 for failure, just like the Win32
// API CreateThread, but _beginthread() returns -1 for failure.
//校正错误代号(可以调用GetLastError()得到错误代号)
if ( err != 0L )
_dosmaperr(err);
return( (uintptr_t)0 ); //返回值为NULL的效句柄
}

讲解下部分代码：

注1．_ptiddataptd;中的_ptiddata是个结构体指针。在mtdll.h文件被定义：

typedefstruct_tiddata * _ptiddata

微软对它的注释为Structure for each thread's data。这是一个非常大的结构体，有很多成员。本文由于篇幅所限就不列出来了。

注2．_initptd(ptd, _getptd()->ptlocinfo);微软对这一句代码中的getptd()的说明为：

/* return address of per-thread CRT data */

_ptiddata __cdecl_getptd(void);

对_initptd()说明如下：

/* initialize a per-thread CRT data block */

void__cdecl_initptd(_Inout_ _ptiddata _Ptd,_In_opt_ pthreadlocinfo _Locale);

注释中的CRT （C Runtime Library）即标准C运行库。

注3．if(!_getdomain(&(ptd->__initDomain)))中的_getdomain()函数代码可以在thread.c文件中找到，其主要功能是初始化COM环境。

由上面的源代码可知，_beginthreadex()函数在创建新线程时会分配并初始化一个_tiddata块。这个_tiddata块自然是用来存放一些需要线程独享的数据。事实上新线程运行时会首先将_tiddata块与自己进一步关联起来。然后新线程调用标准C运行库函数如strtok()时就会先取得_tiddata块的地址再将需要保护的数据存入_tiddata块中。这样每个线程就只会访问和修改自己的数据而不会去篡改其它线程的数据了。因此，如果在代码中有使用标准C运行库中的函数时，尽量使用_beginthreadex()来代替CreateThread()。相信阅读到这里时，你会对这句简短的话有个非常深刻的印象，如果有面试官问起，你也可以流畅准确的回答了^_^。

接下来，类似于上面的程序用CreateThread()创建输出“Hello World”的子线程，下面使用_beginthreadex()来创建多个子线程：

//创建多子个线程实例
#include <stdio.h>
#include <process.h>
#include <windows.h>
//子线程函数
unsigned int __stdcall ThreadFun(PVOID pM)
{
printf("线程ID号为%4d的子线程说：Hello World\n", GetCurrentThreadId());
return 0;
}
//主函数，所谓主函数其实就是主线程执行的函数。
int main()
{
printf("     创建多个子线程实例 \n");
printf(" -- by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows ) --\n\n");

const int THREAD_NUM = 5;
HANDLE handle[THREAD_NUM];
for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++)
handle[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadFun, NULL, 0, NULL);
WaitForMultipleObjects(THREAD_NUM, handle, TRUE, INFINITE);
return 0;
}

运行结果如下：



图中每个子线程说的都是同一句话，不太好看。能不能来一个线程报数功能，即第一个子线程输出1，第二个子线程输出2，第三个子线程输出3，……。要实现这个功能似乎非常简单——每个子线程对一个全局变量进行递增并输出就可以了。代码如下：

//子线程报数
#include <stdio.h>
#include <process.h>
#include <windows.h>
int g_nCount;
//子线程函数
unsigned int __stdcall ThreadFun(PVOID pM)
{
g_nCount++;
printf("线程ID号为%4d的子线程报数%d\n", GetCurrentThreadId(), g_nCount);
return 0;
}
//主函数，所谓主函数其实就是主线程执行的函数。
int main()
{
printf("     子线程报数 \n");
printf(" -- by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows ) --\n\n");

const int THREAD_NUM = 10;
HANDLE handle[THREAD_NUM];

g_nCount = 0;
for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++)
handle[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadFun, NULL, 0, NULL);
WaitForMultipleObjects(THREAD_NUM, handle, TRUE, INFINITE);
return 0;
}

对一次运行结果截图如下：



显示结果从1数到10，看起来好象没有问题。

答案是不对的，虽然这种做法在逻辑上是正确的，但在多线程环境下这样做是会产生严重的问题，下一篇《秒杀多线程第三篇 原子操作 Interlocked系列函数》将为你演示错误的结果（可能非常出人意料）并解释产生这个结果的详细原因。

转载请标明出处，原文地址：/article/1358223.html

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秒杀多线程第三篇 原子操作 Interlocked系列函数

上一篇《多线程第一次亲密接触 CreateThread与_beginthreadex本质区别》 中讲到一个多线程报数功能。为了描述方便和代码简洁起见，我们可以只输出最后的报数结果来观察程序是否运行出错。这也非常类似于统计一个网站每天有多少用 户登录，每个用户登录用一个线程模拟，线程运行时会将一个表示计数的变量递增。程序在最后输出计数的值表示有今天多少个用户登录，如果这个值不等于我们启 动的线程个数，那显然说明这个程序是有问题的。整个程序代码如下：