海康威视C++应用软件开发面经
面经来自海康威视 C++应用软件开发 一面二面三面面经](https://www.nowcoder.com/discuss/746975?source_id=discuss_experience_nctrack&channel=-1)
C++多态
面向对象的三大特征:封装,继承,多态
1.封装:将数据和操作数据的方法1进行有机结合,隐藏对象的属性和实现细节,仅对外公开接口来和对象进行交互。
2.继承:可以使用现有类的所有功能,并在不需要重新编写原来的类的情况下对这些功能仅从扩展
三种继承方式
继承方式 | private继承 | protected继承 | public继承 |
---|---|---|---|
基类的private成员 | 不可见 | 不可见 | 不可见 |
基类的protected成员 | 变为private成员 | 仍为protected成员 | 仍为protected成员 |
基类的public成员 | 变为private成员 | 变为protected成员 | 仍为public成员仍为public成员 |
3.多态:
用父类型的指针指向子类型的实例,然后通过父类的指针调用实际子类的成员函数。实现多态,
有两种方式,重写,重载。
内存分区:
内存分配方式:
在C++中,内存分为五个区,它们分别是堆,栈,自由存储区,全局/静态存储区和常量存储区
堆,由程序员进行分配释放,就是那些由new分配的内存块,一般一个new对应一个delete
栈,由操作系统自动分配释放,存放函数的参数值,局部变量的值等,函数结束时这些存储单元被自动的释放
自由存储区,就是由malloc分配的内存块,一般一个malloc对应一个free
全局/静态存储区:全局变量和静态变量被分配在同一块内存中
常量存储区:这是一块比较特殊的存储区,里面存储的是常量,不允许修改
静态成员函数可以直接访问非静态数据成员吗?
不可以,静态成员函数只是和类实现了绑定,而没有和任何对象绑定在一起,不包含this指针,无法访问静态成员。(静态成员函数所需内存在程序执行前就分配好了,给静态成员必须要等到这个类在堆/栈上分配内存才能使用,所以如果静态成员函数访问非静态,可能非静态成员还没有内存)
socket编程了解吗?
服务器端函数:
- socket创建一个套接字
- bind绑定ip和端口
- listen使套接字变为可以被动链接
- accept等待客户端的连接
- read/write接收发送数据
- close关闭连接
客户端函数:
- 创建一个socket,用socket()
- 连接服务器用connect()
- 收发数据用read/write()
- close关闭连接
TCP四次挥手的close_wait状态是在什么时候?出现大量close_wait有什么影响,怎么排查?
- 客户端打算关闭连接,此时会发送一个TCP报文,FIN标志被置为1,之后客户端进入FIN_wait_1状态
- 服务端收到该报文后,向客户端发送ACK报文,接着服务器进入CLOSED_WAIT状态
- 客户端收到服务端的ACK报文之后,进入FIN_wait_2状态
- 等待客户端处理完数据后,也向客户端发送FIN报文,之后服务端进入LAST_ACK状态
- 客户端收到服务器的FIN报文后,回一个ACK应答报文,之后进入TIME_WAIT状态
- 服务器接收到ACK应答报文后,就进入CLOSED状态,至此服务端已经完成连接的关闭
- 客户端在经过2MSL等待时间之后,自动进入CLOSED状态,至此客户端也完成连接的关闭
出现大量CLOSE_WAIT的原因及解决办法:
如果一直保持在CLOSE_WAIT状态,那么只有一种情况,就是在对方关闭连接之后服务器程序自己没有进一步发出ack信号。换句话说,就是在对方连接关闭之后,程序里没有检测到,或者程序压根就忘记了这个时候需要关闭连接,于是这个资源就一直被程序占着。这种情况通过服务器内核参数也没办法解决,服务器对于程序抢占的资源没有主动回收的权利,除非终止程序运行。
所以如果将大量CLOSE_WAIT的解决办法总结为一句话那就是:查代码。因为问题出在程序里头啊。
IO多路复用了解吗?select有什么问题?1024能够修改吗?
一个进程虽然任意时刻只能处理一个请求,但是处理每个请求的时间很短,1s就可以处理很多请求,把时间拉长来看,多个请求复用了一个进程,这就是多路复用。
select实现多路复用的方式是,将已连接的Socket都放入到一个文件描述符集合,然后调用select函数将文件描述符拷贝到内核里,让内核来检验是否有事件产生,检查的方式很粗暴,就是通过遍历文件描述符集合的方式,当检查到有事件产生后,将该Socket标记为可读或可写,接着再将整个文件描述符集合拷贝回用户态,然后用户态再通过遍历的方法找到可读或者可写的Socket,然后对其处理。
多线程有哪些锁,读写锁有什么特点
互斥锁,自旋锁,读写锁,乐观锁,悲观锁
- 互斥锁与自旋锁
加锁的目的是保证共享资源在任意时间里,只有一个线程访问,这样就可以避免多线程导致共享数据错乱的问题
当已经有一个线程加锁后,其他线程加锁则就会失败,互斥锁和自旋锁对于加锁失败后的处理方式是不一样的:
互斥锁加锁失败后,线程会释放 CPU ,给其他线程;
自旋锁加锁失败后,线程会忙等待,直到它拿到锁;
互斥锁是一种「独占锁」,比如当线程 A 加锁成功后,此时互斥锁已经被线程 A 独占了,只要线程 A 没有释放手中的锁,线程 B 加锁就会失败,于是就会释放 CPU 让给其他线程,既然线程 B 释放掉了 CPU,自然线程 B 加锁的代码就会被阻塞。
对于互斥锁加锁失败而阻塞的现象,是由操作系统内核实现的。当加锁失败时,内核会将线程置为「睡眠」状态,等到锁被释放后,内核会在合适的时机唤醒线程,当这个线程成功获取到锁后,于是就可以继续执行。如下图:
所以,互斥锁加锁失败时,会从用户态陷入到内核态,让内核帮我们切换线程,虽然简化了使用锁的难度,但是存在一定的性能开销成本。
那这个开销成本是什么呢?会有两次线程上下文切换的成本:
- 当线程加锁失败时,内核会把线程的状态从「运行」状态设置为「睡眠」状态,然后把 CPU 切换给其他线程运行;
- 接着,当锁被释放时,之前「睡眠」状态的线程会变为「就绪」状态,然后内核会在合适的时间,把 CPU 切换给该线程运行。
线程的上下文切换的是什么?当两个线程是属于同一个进程,因为虚拟内存是共享的,所以在切换时,虚拟内存这些资源就保持不动,只需要切换线程的私有数据、寄存器等不共享的数据。
上下切换的耗时有大佬统计过,大概在几十纳秒到几微秒之间,如果你锁住的代码执行时间比较短,那可能上下文切换的时间都比你锁住的代码执行时间还要长。
所以,如果你能确定被锁住的代码执行时间很短,就不应该用互斥锁,而应该选用自旋锁,否则使用互斥锁。
自旋锁是通过CPU提供的CAS(Compare And Swap)函数,在用户态完成加锁和解锁的操作,不会主动产生线程上下文切换,所以相比互斥锁,会快一点,开销也小一点
一般加锁的过程,包含两个步骤:
- 第一步,查看锁的状态,如果锁是空闲的,则执行第二步;
- 第二步,将锁设置为当前线程持有;
CAS 函数就把这两个步骤合并成一条硬件级指令,形成原子指令,这样就保证了这两个步骤是不可分割的,要么一次性执行完两个步骤,要么两个步骤都不执行。
比如,设锁为变量 lock,整数 0 表示锁是空闲状态,整数 pid 表示线程 ID,那么 CAS(lock, 0, pid) 就表示自旋锁的加锁操作,CAS(lock, pid, 0) 则表示解锁操作。
使用自旋锁的时候,当发生多线程竞争锁的情况,加锁失败的线程会「忙等待」,直到它拿到锁。这里的「忙等待」可以用 while
循环等待实现,不过最好是使用 CPU 提供的 PAUSE
指令来实现「忙等待」,因为可以减少循环等待时的耗电量。
自旋锁是最比较简单的一种锁,一直自旋,利用 CPU 周期,直到锁可用。需要注意,在单核 CPU 上,需要抢占式的调度器(即不断通过时钟中断一个线程,运行其他线程)。否则,自旋锁在单 CPU 上无法使用,因为一个自旋的线程永远不会放弃 CPU。
自旋锁开销少,在多核系统下一般不会主动产生线程切换,适合异步、协程等在用户态切换请求的编程方式,但如果被锁住的代码执行时间过长,自旋的线程会长时间占用 CPU 资源,所以自旋的时间和被锁住的代码执行的时间是成「正比」的关系,我们需要清楚的知道这一点。
自旋锁与互斥锁使用层面比较相似,但实现层面上完全不同:当加锁失败时,互斥锁用「线程切换」来应对,自旋锁则用「忙等待」来应对。
- 读写锁
读写锁由【读锁】和【写锁】组成,只读取共享资源1用【读锁】加锁,如果要修改共享资源则用【写锁】加锁。
读写锁的工作原理是:
当【写锁】没有被线程占用时,【读锁】可以多线程并发持有
当【写锁】被线程占用时,读线程的获取读锁的操作会被阻塞,其他写线程的获取写锁的操作也会被阻塞
- 乐观锁和悲观锁
悲观锁做事比较悲观,它认为多线程同时修改共享资源的概率比较高,于是很容易出现冲突,所以访问共享资源前,先要上锁。
那相反的,如果多线程同时修改共享资源的概率比较低,就可以采用乐观锁。
乐观锁做事比较乐观,它假定冲突的概率很低,它的工作方式是:先修改完共享资源,再验证这段时间内有没有发生冲突,如果没有其他线程在修改资源,那么操作完成,如果发现有其他线程已经修改过这个资源,就放弃本次操作。
分布式有了解吗?
果多线程同时修改共享资源的概率比较低,就可以采用乐观锁。
乐观锁做事比较乐观,它假定冲突的概率很低,它的工作方式是:先修改完共享资源,再验证这段时间内有没有发生冲突,如果没有其他线程在修改资源,那么操作完成,如果发现有其他线程已经修改过这个资源,就放弃本次操作。
分布式有了解吗?
不太清楚
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