关于c++:C面试八股文如何避免死锁

某日二师兄加入XXX科技公司的C++工程师开发岗位第31面：

面试官：什么是锁？有什么作用？

二师兄：在C++中，锁（Lock）是一种同步工具，用于爱护共享资源，避免多个线程同时拜访，从而防止数据竞争和不统一。

面试官：有哪些锁？

二师兄：从品种上分，能够分为一般锁、读写锁、递归锁等品种。

二师兄：从实现上分，能够分为互斥锁、自旋锁、信号量、条件变量等。

面试官：互斥锁如何应用？

二师兄：在C++11之前，C++便准层面并没有定义锁，锁的利用要依赖于平台。Linux下应用pthread库中的mutex；

#include <pthread.h>
pthread_mutex_t mutex_ = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_mutex_lock(&mutex_);
//被爱护的区域
pthread_mutex_unlock(&mutex_);

二师兄：C++11引入了std::mutex，对立了各个平台上互斥锁的应用：

#include <mutex>
std::mutex mutex_;
mutex_.lock();
//被爱护的区域
mutex_.unlock();

面试官：pthread_mutex和std::mutex有没有非阻塞的api？

二师兄：有的，别离是pthread_mutex_trylock()和try_lock()，当获取不到锁时这两者并不阻塞以后线程，而是立刻返回。须要留神的是，当pthread_mutex_trylock()获取到锁时返回0，而std::mutex::try_lock()办法获取不到锁时返回false。

面试官：std::lock_guard和std::unique_lock用过吗？

二师兄：用过。

面试官：两者有什么相同点和不同点？

二师兄：相同点是两者都应用RAII（资源获取即初始化）技术实现的锁，反对主动上锁，主动解锁。

二师兄：不同点次要包含三个方面：

1.灵活性：std::unqiue_lock的灵活性要高于std::lock_gurad，std::unique_lock能够在任何工夫解锁和锁定，而std::lock_guard在结构时锁定，在析构时解锁，不能手动管制。

2.所有权：std::unique_lock反对所有权转移，而std::lock_gurad不反对。

3.性能：因为std::unique_lock的灵活性更高，它的性能可能会略微低一些。

面试官：能实现一个lock_gurad吗？

二师兄：我尝试一下：

class lock_guard
{
    explicit lock_guard(std::mutex& m):mutex_(m)
    {
        mutex_.lock();
    }
    ~lock_guard()
    {
        mutex_unlock();
    }
private:
    std::mutex& mutex_;
};

面试官：为什么会产生死锁？

二师兄：当过程A持有锁1申请锁2，过程B持有锁2申请锁1时，两者都不会开释本人的锁，两者都须要对方的锁，就会造成死锁。当然事实中可能比这要简单，但原理是雷同的。

面试官：如何防止死锁？

二师兄：次要从以下几个方面动手：

1.防止循环期待，如果须要在业务中获取不同的锁，保障所有业务依照雷同的程序获取锁。

2.应用超时锁，当锁超时时，主动开释锁。

3.应用try_lock，当锁被占用时，返回false并继续执行。

4.锁的粒度尽量要小，只爱护竟态数据而不是整个流程。

面试官：晓得adopt_lock_t/defer_lock_t/try_to_lock_t这三种类型的用法吗？

二师兄：额。。不晓得。。

面试官：好的，回去等告诉吧。

让咱们来看看最初一个问题：

晓得adopt_lock_t/defer_lock_t/try_to_lock_t这三种类型的用法吗？

adopt_lock_t/defer_lock_t/try_to_lock_t都是空类，次要示意std::lock_gurad和std::unqiue_lock的默认结构中的操作：

adopt_lock_t：默认互斥量已被以后线程锁定，不应用lock()办法对互斥量加锁：

std::mutex mtx_;
mtx_.lock();    //lock
{
    std::lock_guard<std::mutex> lock_(mtx_,std::adopt_lock);    //这里默认以后线程曾经对mtx_加过锁
    ...
}//unlock

defer_lock_t：尽管我领有了std::mutex的援用，然而在构造函数中并不调用lock()办法对互斥量加锁：

std::mutex mtx_;
{
    std::unique_lock<std::mutex> ulock_(mtx_,std::defer_lock);    //这里并没有加锁
    ulock_.lock();
    if(ulock_.owns_lock())
    {
        //locked
    }else
    {
        //unlocked
    }
}//if locked,unlock

try_to_lock_t：在构造函数执行是并不是应用lock()办法加锁，而是应用try_lock()办法加锁：

std::mutex mtx_;
{
    std::unique_lock<std::mutex> ulock_(mtx_,std::try_to_lock);    //这里mtx_如果没有被锁定，则加锁胜利，否则加锁失败
    if(ulock_.owns_lock())
    {
        //locked
    }else
    {
        //unlocked
    }
}//if locked,unlock

adopt_lock_t能够用于std::lock_gurad和std::unique_lock，而defer_lock_t/try_to_lock_t只能用于std::unique_lock。

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