C++开发过程中可能遇到的问题

Question

给自己准备的几个问题：

1、c++多线程保序执行的几种实现方案？
2、cpu突然暴增，怎么排查原因？

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

C++多线程保序执行的几种实现方案

在C++中，多线程保序执行主要通过同步机制来保证。以下是一些常见的实现方案：

1. 使用std::mutex

std::mutex是C++中最基本的互斥锁，用于保护共享资源免受多个线程同时访问。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

std::mutex mtx;

void print_block(char c, int n) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
    for (int i = 0; i < n; ++i)
        std::cout << c;
    std::cout << '\n';
}

int main() {
    std::thread t1(print_block, 'A', 5000);
    std::thread t2(print_block, 'B', 5000);
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

2. 使用std::lock_guard和std::unique_lock

std::lock_guard提供了一种更安全的自动锁管理方式，它会在作用域结束时自动释放锁。std::unique_lock提供了更多控制锁行为的方法，如尝试锁定或等待条件变量。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;

void wait_for_signal() {
    std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
    cv.wait(lck, []{return ready;});
    std::cout << "Signal received\n";
}

void send_signal() {
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lck(mtx);
        ready = true;
    }
    cv.notify_one();
}

int main() {
    std::thread t1(wait_for_signal);
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    std::thread t2(send_signal);
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

3. 使用std::atomic

原子类型可以确保对特定类型的变量的读取和写入操作不会被中断。这对于某些简单的保序需求非常有用，尤其是当涉及到单个变量的更新时。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <atomic>

std::atomic<int> count{0};

void increment() {
    for (int i = 0; i < 100000; ++i)
        ++count;
}

int main() {
    std::thread t1(increment);
    std::thread t2(increment);
    t1.join();
    t2.join();
    std::cout << "Count: " << count.load() << '\n';
    return 0;
}

CPU突然暴增，排查原因

CPU使用率突然升高可能是由于多种原因造成的，包括但不限于软件bug、恶意软件、系统资源竞争等。以下是一些排查步骤：

1. 使用性能监控工具

• Windows: 使用任务管理器查看哪个进程占用了大量CPU。
• Linux: 使用top或htop命令行工具查看CPU使用情况。

2. 日志分析

检查应用程序日志，查找任何异常或错误信息，这可能会揭示CPU使用率升高的原因。

3. 代码审查

• 检查是否有死循环、递归调用没有正确终止或资源泄露等问题。
• 使用性能分析工具（如Valgrind、gprof、Visual Studio的Profiler）来定位代码中的热点。

4. 系统健康检查

• 确认硬件是否正常运行，如过热、驱动程序问题等。
• 检查是否有病毒或恶意软件感染。

5. 资源监控和调整

• 如果是多线程应用，检查线程数量是否过多，考虑调整线程池大小。
• 确保所有依赖的服务或库都运行正常且没有升级到可能引入性能问题的新版本。

通过这些步骤，通常可以找到并解决导致CPU使用率升高的根本原因。