ミューテックスとセマフォの違い：排他制御と同期を比較

正解：A. ミューテックスは待つ間CPUを手放すので長い待ちに向くが、眠ったり起きたりにOSの手間がかかる

ミューテックスは、ロックが取れないとスレッドを待ち状態にしてCPUをほかのスレッドに譲り、ロックが解放されるとOSが起こします。待つ間にCPUをむだにしないので長い待ちに向きますが、眠る・起きる処理とコンテキストスイッチに数マイクロ秒ほどかかります。実際のライブラリのミューテックスは、少しだけスピンしてから眠るなど、両方の長所を組み合わせています。

正解：C. 同時に使える数が決まっている資源(例: 接続が4本まで)を、4つのスレッドまで同時に使わせる

セマフォは、残りの数を表すカウンタを持ち、使う前に1減らし(0なら増えるまで待つ)、使い終わったら1増やします。初期値を4にすれば、同時に4つまでのスレッドが資源を使えます。初期値を1にすれば、ロックのように排他に使えます。待っているスレッドは眠らせてOSが起こすのが一般的です。

正解：B. ロックが空くまで、ループでロックの変数を調べ続けて待つ方式のロック

スピンロックは、アトミック命令でロックを取ろうとし、取れなければすぐにもう一度試すことを繰り返します。OSを呼んで眠ったり起きたりする手間がないので、ロックを持つ時間がごく短い場合に速く動きます。OSのカーネルの中や、割り込みハンドラとの排他などでよく使われます。一方で、待っている間もCPUを使い続けるという欠点があります。