阿里、网易和腾讯面试题 C/C++

一、线程、锁

1、Posix Thread互斥锁

  • 线程锁创建
    a.静态创建
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

b.动态创建

pthread_mutex_t mutex = pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *mutexattr);
  • 互斥锁的属性
    互斥锁的属性在创建锁的时候指定，在LinuxThreads实现中仅有一个锁类型属性，不同的锁类型在试图对一个已经被锁定的互斥锁加锁时表现不同。
    a.PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP这是缺省值，也就是普通锁。当一个线程加锁以后，其余请求锁的线程将形成一个等待队列，并在解锁后按优先级获得锁。这种锁策略保证了资源分配的公平性。
    b. PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE_NP嵌套锁，允许同一个线程对同一个锁成功获得多次，并通过多次unlock解锁。如果是不同线程请求，则在加锁线程解锁时重新竞争。
    c. PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK_NP检错锁，如果同一个线程请求同一个锁，则返回EDEADLK，否则与PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP类型动作相同。这样就保证当不允许多次加锁时不会出现最简单情况下的死锁。
    d. PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP适应锁，动作最简单的锁类型，仅等待解锁后重新竞争。
  • 锁操作
    int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex)
    int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex)
    int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex)
    pthread_mutex_trylock() 与pthread_mutex_lock()类似，不同的是在锁已经被占据时返回EBUSY而不是挂起等待
  1. Linux线程
    Linux系统下的多线程遵循POSIX线程接口，称为pthread。编写Linux下的多线程程序，需要使用头文件pthread.h
  • 线程创建
 int pthread_create((pthread_t *thread, const pthread_attr_t *__attr,
　　void *(*__start_routine)(void *), void *__arg))

第一个参数为指向线程标识符的指针，第二个参数用来设置线程属性，第三个参数是线程运行函数的起始地址，最后一个参数是运行函数的参数。返回0表示创建成功，否则不成功。

pthread_t id;
pthread_create(&id,NULL,(void *) thread,NULL);
  • 线程等待
    int pthread_join __P ((pthread_t __th, void **__thread_return))
    第一个参数为被等待的线程标识符，第二个参数为一个用户定义的指针，它可以用来存储被等待线程的返回值。这个函数是一个线程阻塞的函数，调用它的函数将一直等待到被等待的线程结束为止，当函数返回时，被等待线程的资源被收回。
  • 线程终止
    一个线程的结束有两种途径，一种是象我们上面的例子一样，函数结束了，调用它的线程也就结束了；另一种方式是通过函数pthread_exit来实现。
    void pthread_exit ((void *__retval)) __attribute__ ((__noreturn__))
    唯一的参数是函数的返回代码。

2、死锁及其预防和处理方法

死锁的规范定义如下：如果一个进程在等待只能由该进程停止才能引发的事件，那么该进程就是死锁的。

（1）产生死锁的原因

  • 因为系统资源不足。
  • 进程运行推进的顺序不合适。
  • 资源分配不当等。

（2）产生死锁的四个必要条件

  1. 互斥条件：每个资源要么已经分配给了一个进程，要么就是可用的。
  2. 占有和等待条件：已经得到了某个资源的进程可以再请求新的资源。
  3. 不可抢占条件：已经分配给一个进程的资源不能强制性地被抢占，只能被占有它的进程显式地释放；
  4. 环路等待条件：死锁发生时，系统中一定有两个或者两个以上的进程组成的一条环路，该环路中的每个进程都在等待着下一个进程所占有的资源。

这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立，而只要上述条件之一不满足，就不会发生死锁。

（3）处理死锁的四种策略：

  1. 鸵鸟策略（忽略死锁）；
  2. 检测死锁并恢复；
  3. 仔细对资源进行分配，动态地避免死锁；
  4. 通过破坏引起死锁的四个必要条件之一，防止死锁的产生。

（4）死锁避免

死锁避免的主要算法是基于一个安全状态 的概念。在任何时刻，如果没有死锁发生，并且即使所有进程忽然请求对资源的最大请求，也仍然存在某种调度次序能够使得每一个进程运行完毕，则称该状态是安全的。从安全状态出发，系统能够保证所有进程都能完成，而从不安全状态出发，就没有这样的保证。

  • 银行家算法 ：判断对请求的满足是否会进入不安全状态，如果是，就拒绝请求，如果满足请求后系统仍然是安全的，就予以分配。不安全状态不一定引起死锁，因为客户不一定需要其最大贷款额度。

二、C++

1. 虚函数的实现原理

虚函数表的创建和继承

a. 基类的虚函数表的创建：首先在基类声明中找到所有的虚函数，按照其声明顺序，编码0,1,2,3,4……，然后按照此声明顺序为基类创建一个虚函数表，其内容就是指向这些虚函数的函数指针，按照虚函数声明的顺序将这些虚函数的地址填入虚函数表中。例如若show放在虚函数声明的第二位，则在虚函数表中也放在第二位。
b. 对于子类的虚函数表：首先将基类的虚函数表复制到该子类的虚函数表中。若子类重写了基类的虚函数show，则将子类的虚函数表中存放show的函数地址(未重写前存放的是子类的show虚函数的函数地址)更新为重写后函数的函数指针。若子类增加了一些虚函数的声明，则将这些虚函数的地址加到该类虚函数表的后面。

  • 通过虚函数表访问对象的方法
    当执行Base->show()时，要观察show在Base基类中声明的是虚函数还是非虚函数。若为虚函数将使用动态联编(使用虚函数表决定如何调用函数)，若为非虚函数则使用静态联编(根据调用指针Base的类型来确定调用哪个类的成员函数)。此处假设show为虚函数，首先：由于检查到Base指针类型所指的类Base中show定义为虚函数，因此找到Base所指的对象，访问对象得到该对象所属类的虚函数表地址。其次：查找show在Base类中声明的位置在Base类中所有虚函数声明中的位序。然后到Base所指对象的所属类的虚函数表中访问该位序的函数指针，从而得到要执行的函数。

为什么要把析构函数定义为虚函数？

new出来的是子类son的对象，采用一个父类father的指针来接收，故在析构的时候，编译器因为只知道这个指针是父类的，所以只将父类部分的内存析构了，而不会去析构子类的内存，就造成了内存泄露。基类析构函数定义为虚拟函数的时候，在子类的对象的首地址开始会有一块基类的虚函数表拷贝，在析构子类对象的时候会删除此虚函数表，此时会调用基类的析构函数，所以此时内存是安全的。

为什么虚函数比普通函数慢？

因为虚函数要通过查找虚函数表的方法访问。

为什么构造函数不能是虚函数？

构造函数不可以是虚函数的，这个很显然，毕竟虚函数都对应一个虚函数表，虚函数表是存在对象内存空间的，如果构造函数是虚的，就需要一个虚函数表来调用，但是类还没实例化没有内存空间就没有虚函数表，这根本就是个死循环。

  • 内联函数、构造函数和静态成员函数可以定义为虚函数么？为什么？

基类指针指向派生类时如何知道指向的是哪一个派生类？

2. 正确区分重载、重写和隐藏。

注意三个概念的适用范围：处在同一个类中的函数才会出现重载。处在父类和子类中的函数才会出现重写和隐藏。
重载：同一类中，函数名相同，但参数列表不同。
重写：父子类中，函数名相同，参数列表相同，且有virtual修饰。
隐藏：父子类中，函数名相同，参数列表相同，但没有virtual修饰；函数名相同，参数列表不同，无论有无virtual修饰都是隐藏

 基类中：
      (1) virtual void show(); //是虚函数
      (2) void show(int);     //不是虚函数

子类中：(3) void show();        //是虚函数
      (4) void show(int);     //不是虚函数

1,2构成重载，3,4构成重载，1,3构成重写，2,4构成隐藏。另外2,3也会构成隐藏，子类对象无法访问基类的void show(int)成员方法，但是由于子类中4的存在导致了子类对象也可以直接调用void show(int)函数，不过此时调用的函数不在是基类中定义的void show(int)函数2，而是子类中的与3重载的4号函数。

3、C对象和C++对象的区别（struct和class）

C++中的struct对C中的struct进行了扩充，它已经不再只是一个包含不同数据类型的数据结构了，它已经获取了太多的功能。struct能包含成员函数吗？ 能！struct能继承吗？ 能！！struct能实现多态吗？ 能！！！
a. 默认的继承访问权限。struct是public的，class是private的。
b. struct作为数据结构的实现体，它默认的数据访问控制是public的，而class作为对象的实现体，它默认的成员变量访问控制是private的。

三、网络

1、TCP和UDP

tcp是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。udp（用户数据报协议）传输层协议，提供面向操作的简单不可靠的非连接传输层服务，面向报文。

  • 区别
    a. tcp是基于连接的，可靠性高；udp是基于无连接的，可靠性较低；
    b. 由于tcp是连接的通信，需要有三次握手、重新确认等连接过程，会有延时，实时性差；同时过程复杂，也使其易于被攻击；而udp无连接，无建立连接的过程，因而实时性较强，也稍安全；
    c. 在传输相同大小的数据时，tcp首部开销20字节；udp首部开销只有8个字节，tcp报头比udp复杂，故实际包含的用户数据较少。tcp无丢包，而udp有丢包，故tcp开销大，udp开销较小；
    d .每条tcp连接只能是点到点的；udp支持一对一、一对多、多对一、多对多的交互通信。
  • TCP的三次握手
    第一次握手：客户端发送一个tcp的syn标志位置为1的包（连接请求），指明客户打算连接服务器的端口；SYN=1,seq=client_isn
    第二次握手：当服务器收到连接请求之后，返回确认包（ack）应答，即将syn和ack标志位同时致为1（授予连接），并为这次连接分配资源；SYN=1,ACK=1,seq = server_isn
    第三次握手：客户端收到服务器的授予连接请求之后，再次发送确认包（ack）（syn标志位为0，ack标志位为1），并分配资源，这样tcp就建立连接了SYN=0,ACK=1,seq=client_isn+1
  • TCP和UDP的数据结构
    a.TCP
struct TCP_HEADER 
{
 short m_sSourPort;        　　　　　　// 源端口号16bit
 short m_sDestPort;       　　　　　　 // 目的端口号16bit
 unsigned int m_uiSequNum;       　　// 序列号32bit
 unsigned int m_uiAcknowledgeNum;  // 确认号32bit
 short m_sHeaderLenAndFlag;      　　// 前4位：TCP头长度；中6位：保留；后6位：标志位
 short m_sWindowSize;       　　　　　// 窗口大小16bit
 short m_sCheckSum;        　　　　　 // 检验和16bit
 short m_surgentPointer;      　　　　 // 紧急数据偏移量16bit
}

b.UDP

struct UDP_HEADER 
{
 short m_sSourPort;        　　　　　　// 源端口号16bit
 short m_sDestPort;       　　　　　　 // 目的端口号16bit
 short m_size;						//长度16bit
 short m_sCheckSum;        　　　　　 // 检验和16bit
}

四、组合数学

五、数据库

1、范式

常见的范式：第一范式（1NF），第二范式（2NF），第三范式（3NF）。下面就简单介绍下这三个范式。

name tel age
大宝 136 22
小明 132,158 21
  • 第一范式（1NF）：强调的是列的原子性，即列（属性）不能够再分成其他几列。
    考虑这样一个表：【联系人】（姓名，性别，电话）
    如果在实际场景中，一个联系人有家庭电话和公司电话，那么这种表结构设计就没有达到 1NF。要符合 1NF 我们只需把列（电话）拆分，即：【联系人】（姓名，性别，家庭电话，公司电话）。1NF 很好辨别，但是 2NF 和 3NF 就容易搞混淆。
  • 第二范式（2NF）：首先是 1NF，另外包含两部分内容，一是表必须有一个主键；二是不能只依赖于主键的一部分。
    学生课程 老师 老师职称 教材 教室 上课时间
    小明一年级语文（上） 大宝 副教授 《小学语文1》 101 14：30
    一个学生上一门课，一定在特定某个教室。所以有（学生，课程）－>教室
    一个学生上一门课，一定是特定某个老师教。所以有（学生，课程）－>老师
    一个学生上一门课，他老师的职称可以确定。所以有（学生，课程）－>老师职称
    一个学生上一门课，一定是特定某个教材。所以有（学生，课程）－>教材
    一个学生上一门课，一定在特定时间。所以有（学生，课程）－>上课时间
    因此（学生，课程）是一个码。
    ◆ 第三范式（3NF）：首先是 2NF，另外非主键列必须直接依赖于主键，不能存在传递依赖。即不能存在：非主键列 A 依赖于非主键列 B，非主键列 B 依赖于主键的情况。

六、数据结构

1、链表

（1）链表建立、插入、删除

  • 建立
Node *L;
L = new Node; 
L = NULL;//不带头节点的初始化
L->=NUll;//带头结点的初始化
  • 头尾插入元素
p->next = L;	L = p;//头插法

Node *tail = new Node;//尾插法
Node *cur = L;
while(cur->next!=NULL){
  cur = cur->next;
}
tail = cur;
tail->next = p;
p->next = NULL;
  • 精确插入
bool ListInsert(List *L,int pos,Node *node){
  int i=1;Node *cur=new Node;cur = L;
  while(cur->next != Null && i != pose){
    cur = cur->next;
    i++;
  }
  if(cur->next = NULL) return false;
  else{
    node->next = cur->next;
    cur ->next = node;
    return true;
  }
}
  • 精确删除
bool ListDelete(List *L,int pos){
  int i=1;Node *cur=new Node;cur = L;
  while(cur->next != Null && i != pose){
    cur = cur->next;
    i++;
  }
  if(cur->next = NULL||i>pos) return false;
  else{
    cur->next = cur->next->next
    delete cur->next
    return true;
  }
}

（2）链表反转，环、

  • 反转
bool ListReverse(List *L){
  Node cur = L->next;
  Node *temp = new Node;
  while(cur->next!=NULL){
  temp = cur;
  L->next->next = L;
  L->next = temp->next;
  cur = L->next;
  }
  return true;
}

  • 环
    算法的思想是设定两个指针p, q，其中p每次向前移动一步，q每次向前移动两步。那么如果单链表存在环，则p和q相遇；否则q将首先遇到NULL。

  • 如何定义一个只能在栈上或者堆上生成对象的类？

  • sizeof(类)，如何计算类的大小？

  • sizeof(结构体)，如何计算结构体的大小？

  • 结构体和类有什么区别？

  • extern“C”有什么作用？原理是什么？

  • const修饰的变量和#define有什么区别？

  • static有什么作用？如何改变变量的生命周期和作用域？

  • volitale什么作用？

  • new 和malloc有什么不一样？

  • 指针和引用的区别？

  • STL容器有哪些？

  • vector内部数据结构是什？List/Map/Queue

  • STL，vector和List有什么不一样？map是用什么数据结构实现的？

  • switch和if分支有什么区别？

  • 全局变量好用么？

  • 面向对象有哪些特点？如何体现？

  • 面向对象的设计原则有哪些？

  • 如何检查内存泄漏？

  • 从源代码到可执行二进制文件，要经过哪些过程？

  1. 二维数组为题
    http://c.biancheng.net/cpp/html/79.html
//这是一个关于二维数组指针的问题。
//假设定义一个int型的二维数组指针。
int Sec[2][3]={4,6,3,7,2,7};
int **P = Sec; 
**p 等价 Sec[0][0]  *p 等价 Sec[0]  *(p+n) 等价 Sec[n] *(*(p+n)+m) 等价 Sec[n][m]
//所以++m，为行数增加为afternoon一行，而*m输出整行。
  1. C++中不能重载的运算符：“?:”、“.”、“::”、“sizeof”和”.*”
  2. 各个容器的内部实现数据结构
    1. 数组越界
      死循环
      栈溢出
      内存泄露
  4. 首先所谓的接口是指只包含纯虚函数的抽象类，和普通的抽象类含不一样

图像

视觉

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