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关于c++:C面试八股文如何避免死锁

jiezi

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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