C/C++八股文整理

04-10 1741阅读

指针
数组
数组和链表的区别
数组和指针的区别
数组指针和指针数组
内存管理
内存五大分区
大小端存储
运算符优先级
sizeof关键字和strlen函数的区别
strcpy函数和memcpy函数的区别
strcat、strncat、strcmp、strcpy哪些函数会导致内存溢出？如何改进？
extern关键字和static关键字的区别
extern"C"
const关键字和define的区别
malloc和new的区别
408

TCP 三次挥手四次握手
TCP和UDP

定义
区别
优缺点
适用场景
问题
OSI典型网络模型
进程和线程

定义
区别
优缺点
什么时候用进程，什么时候用线程
多进程、多线程同步（通讯）的方法
进程线程的状态转换图
父进程、子进程

什么是上下文切换

C/C++

指针

指针p，pointer，也叫地址，就是内存块的首地址
指针变量
1、存放指针数据的变量
2、int*p；//p只能存放int类型内存块的地址
3、32位环境下，所有指针变量都是4字节。64位环境下是8字节
4、未赋初值的指针指针变量禁止使用。（直接崩溃）
指针常用含义
*p的含义：p指针指向的地址里存放的数据
p+n的含义：p地址向后偏移n个存储单元，得到的新地址
p[n]的含义：表示p地址第n+1个内存块
数组

1、数组是数目固定，类型相同，连续存放的一组有序数的集合
2、C语言规定，数组名就是内存块的首地址，他是一个常量指针
3、定义数组时长度不能使用变量
4、a+n和a[n]的区别
5、数组中每个元素都是变量
6、数组部分元素赋初值，其余未赋值元素均为0；所有元素都不赋值，数组元素均为乱值。
数组和链表的区别

链表：逻辑上相邻的元素在物理位置上不一定相邻。
优点：插入、删除效率高，不需要一个连续的很大的内存
缺点：查找某一个位置的元素效率低
数组
优点：存取速度快
缺点：
1.整块连续空间，占很大内存。
2.插入或删除数据效率低、不方便
数组和指针的区别

1、数组是一中数据结构，指针是一个地址
2、sizeof测量字节大小
数组指针和指针数组

数组指针：是指针，是指向数组的指针。这个指针存放着一个数组的首地址
char (*p)[10]
指针数组：是数组，是元素为指针的数组。这个数组的所有元素都是指针类型
char *(p[10])
内存管理
内存五大分区

五大内存分区（笔记）
1、堆区(heap) — 允许程序在运行时动态地申请某个大小的内存空间，一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。注意它与数据结构中的堆是两回事。
2、栈区(stack) — 由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量的值等。
3、全局区(静态区) — 全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域，程序结束后由系统释放。
4、文字常量区 — 常量字符串就是放在这里的，只读的。程序结束后由系统释放。
5、程序代码区 — 存放程序的编译后的可执行二进制代码，CPU执行的机器指令，并且是只读的。
栈和堆的对比
大小端存储

大端存储是将数据的高位存储在内存的低地址处（第一个字节就是高位，很容易判断正负性）
小端存储是将数据的低位存储在内存的低地址处（第一个字节是低位，最后一个字节是高位，可以依次取出相应的字节进行运算，并且最终会把符号位刷新，这样运算起来更高效）
什么是大小端？怎么分辨大小端？
运算符优先级

口诀：单目算术位关系，逻辑三目后赋值
C语言运算符优先级（超详细）

sizeof关键字和strlen函数的区别

sizeof	strlen
能测试常量，变量，数组、类型所占应占的内存大小的单位字节数	只能测量字符串计算字符串 str 的实际长度，直到空结束字符，但不包括空结束字符
在编译时就计算出了sizeof的结果	在运行时才能计算出来

sizeof：

测试字符串就是字符个数 + 1

测试变量就是变量对照类型分配的空间大小

测试数组就是数组所占的空间大小，元素占的空间 * 数组长度

所有指针变量所占4字节(32 系统)

strcpy函数和memcpy函数的区别
1、可复制内容不同：strcpy只能用于字符串复制；memcpy可以复制任何内容，如字符数组，结构体，类等。
2、复制方法不同：strcpy不需要指定长度，遇到"\0"结束符才会结束，如果空间不够，就会引起内存溢出；memcpy则需要在第三个参数指定长度
3、用途不同：通常复制字符串使用strcpy，其余情况则使用memcpy，但如果字符串中含有"\0"则使用memcpy
[解释]内存溢出、内存泄漏（内存泄漏会引起内存溢出）
内存泄漏：（站着茅坑不拉屎）申请的内存空间没有被正确释放，导致后续程序里这块内存被占用，而且指向这块内存空间的指针又不存在时，这块内存也就永远不可达了，内存空间就这么一点点被蚕食。
内存溢出：用户实际的数据长度超过了申请的内存空间大小，导致覆盖了其他正常数据，容易造成程序异常。
- strcat、strncat、strcmp、strcpy哪些函数会导致内存溢出？如何改进？
  
  strcpy函数会导致内存溢出。
  1、strcat()函数主要用来将两个char类型连接。
  2、strncat()主要功能是在字符串的结尾追加n个字符。
  3、strcmp(str1,str2)，是比较函数，若str1=str2，则返回零；若str1str2，则返回正数。（比较字符串）
  4、strcpy拷贝函数不安全，他不做任何的检查措施，也不判断拷贝大小，不判断目的地址内存是否够用。
  5、strncpy拷贝函数，虽然计算了复制的大小，但是也不安全，没有检查目标的边界。
  6、strncpy_s是安全的。
- extern关键字和static关键字的区别
  
  static：
  1、用于局部变量：表示该局部变量是私有的，其存储位置由栈区变成静态区；生命周期延长，在函数执行完毕后并不会被销毁，整个程序执行完成后才会销毁。
  2、用于全局变量：表示该全局变量是私有的，其外部链接属性变为内部链接属性，只能在本文件中使用，不能通过extern引用。
  3、用于函数：表示该函数是私有的，其外部链接属性变为内部链接属性，只能在本文件中使用，不能通过extern关键字对其引用。
  
  extern：
  1、用于本文件：定义在下方的全局变量需要在定义的上方使用时，需要通过extern引用。
  2、用于其他文件：定义在其他文件的全局变量想要在本文件使用时，若该变量未被static修饰时，可通过extern关键字在本文件对其声明。
- extern"C"
  
  1、在C++使用C的已编译好的函数模块
  2、extern在链接阶段起作用（四大阶段：预处理–编译–汇编–链接）
- const关键字和define的区别
  
  1、编译器处理阶段不同：const在编译时确定其值；define在预处理阶段进行替换
  2、类型检查：const有数据类型，编译时会进行类型检查；define五类型，不进行类型检查
  3、内存空间：const 在静态存储区中分配空间，在程序运行过程中内存中只有一个拷贝；define 不分配内存，给出的是立即数，有多少次使用就进行多少次替换，在内存中会有多个拷贝，消耗内存大
  4、其他：宏只作替换，不做计算，不做表达式求解
  const比define安全
  - malloc和new的区别
    1、特性：malloc/free是C的库函数，需要引入头文件stdlib.h；new/delete是C++的关键字，需要编译器支持。
    2、参数：malloc在申请内存分配时需要显式的指出内存大小；new在申请内存分配时无须指定内存块的大小，编译器会根据类型自行计算。
    3、返回类型：malloc内存分配成功时会返回void*，需要强制类型转换成需要的类型；new内存分配成功时会返回对应类型的指针，无需进行转换。
    4、分配失败：malloc分配失败返回NULL；new分配失败抛出异常。
    408
    - TCP 三次挥手四次握手
      
      三次挥手
      
      A：是B吗？我要跟你通信，听得到我说话吗？
      B：可以通信，你听得到我说话吗？
      A：我也听得到。
      
      0、初始，客户端处于INIT状态，服务端处于LISTEN状态（监听状态）
      1、客户端向服务端发送连接请求报文SYN包，同时客户端进入SYN_SEND状态（同步已发送状态），服务端接受到SYN包后进入SYN_RCVD状态（同步收到状态）
      2、服务端向客户端发送SYN+ACK包，，客户端接收到服务端的确认报文后进入ESTABLISHED状态（已建立连接状态）
      3、客户端向服务端发送ACK包表示自己进入已建立连接状态，服务端接收到报文后进入ESTABLISHED状态（已建立连接状态）
      自此连接建立成功
      
      四次挥手
      
      A：困了，在干嘛？
      B：在刷视频。
      B：你要睡了吗？
      A：对，晚安。（等她看到消息安心入睡）
      
      0、初始，客户端处于ESTABLISHED状态，服务端也处于ESTABLISHED状态
      1、客户端向服务端发送连接释放请求报文FIN包，并停止发送数据，且进入FIN_WAIT_1状态（终止等待1状态）
      2、服务端接收到FIN包后向客户端发送确认报文ACK包，并进入CLOSE-WAIT状态（关闭等待状态）
      3、客户端接收到确认报文之后进入FIN_WAIT_2状态（终止等待2状态），等待服务器发送连接释放报文（在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据）
      4、服务器将最后的数据发送完毕之后，向客户端发送连接释放报文FIN包，由于在半关闭状态，服务器很可能又发送了一些数据，此时，服务器就进入了LAST_ACK状态（最后确认状态），等待客户端的确认
      5、客户端接收到连接释放报文后，向服务端发出确认ACK包，客户端就进入了TIME-WAIT（时间等待）状态，【为什么要等待，为了确认服务端接收到了ACK包，否则服务端就一直处于LAST_ACK状态，如果一段时间服务端没有接收到ACK包就会重新发送FIN包重新获取ACK包】注意此时TCP连接还没有释放，必须经过2*MSL（最长报文段寿命）的时间后，当客户端撤销相应的TCB后，才进入CLOSED状态。服务器只要收到了客户端发出的确认，立即进入CLOSED状态。同样，撤销TCB后，就结束了这次的TCP连接。可以看到，服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。
      问题
      1、为什么是三次握手而不是两次
      为了防止已失效的请求报文突然又传到服务器引起错误，保证传输的可靠性，只握手两次的话，如果客户端发送连接请求SYN包后，由于某些原因服务端暂时未能接收到，那么客户端就是再次发送SYN包，然后服务端接收到SYN包后向客户端发送确认连接报文，但此时第一次发送的SYN包传到了服务端，就再次建立了一次连接，而这样服务端就以为是两次连接，而客户端以为是一次连接。
      2、为什么是四次挥手而不是三次
      服务端要确保客户端接收到了自己发送的释放连接请求。
      TCP-B站视频
      TCP协议详解 (史上最全)
    - TCP和UDP
      
      定义
      
      TCP—传输控制协议，是面向连接，可靠的字节流服务，当交换数据前须建立TCP连接。
      UDP—用户数据报协议，UDP不提供可靠性，只负责发送，不保证到达。
      
      区别
      
      1）TCP是面向连接的，UDP是面向无连接的
      2）UDP程序结构较简单
      3）TCP是面向字节流的，UDP是基于数据报的
      4）TCP保证数据正确性，UDP可能丢包
      5）TCP保证数据顺序到达，UDP不保证
      
      优缺点
      
      TCP优点：可靠稳定
      TCP缺点：速度慢，效率低，占用系统资源高，易被攻击
      UDP优点：速度快，比TCP稍安全
      UDP缺点：不可靠，不稳定
      
      适用场景
      
      TCP适用于对传输
      UDP：对网络通讯质量要求不高时，要求网络通讯速度要快的场景。
      
      问题
      
      1、TCP为什么是可靠连接？
      因为tcp传输的数据满足3大条件，不丢失，不重复，按顺序到达。
    - OSI典型网络模型
      
      1、物理层：外接设备的介质（网卡网线光纤等）
      2、数据链路层：建立逻辑链接进行硬件物理地址寻址（MAC）差错校检（交换机网卡）
      3、网络层：进行逻辑地址寻址实现不同网咯网络之间路径选择（路由器 ip地址）
      4、传输层：定义传输数据的协议端口号（TCP UDP）以及流控和差错校验（防火墙端到端）
      5、会话层：建立管理中止会话（例如：QQ 微信）
      6、表示层：数据表示安全压缩
      7、应用层：网络服务与最终用户的一个接口（用户可以操作的界面）
    - 进程和线程
      
      定义
      
      进程：是资源分配的基本单位
      线程：是CPU调度的基本单位
      协程：是一种比线程更加轻量级的存在，协程不是被操作系统内核所管理，而完全是由程序所控制（也就是在用户态执行）
      
      区别
      
      1）地址空间：线程是进程内的一个执行单元，进程内至少有一个线程，它们共享进程的地址空间，而进程有自己独立的地址空间
      2）资源拥有：进程是资源分配和拥有的单位，同一个进程内的线程共享进程的资源
      3）定义
      4）二者均可并发执行。同一时间内，如果CPU是单核的，则只有一个进程在执行，所谓的并发执行也就是顺序执行，只不过是由于切换速度过快，让人觉得这些进程是在同步执行；多核CPU可以同一时间点有多个进程在执行。
      5）每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口，但线程不能独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。
      
      优缺点
      
      **说明：**一个进程由进程控制块、数据段、代码段组成，进程本身不可以运行程序，而是像一个容器一样，先创建出一个主线程，分配给主线程一定的系统资源，这时候就可以在主线程开始实现各种功能。当我们需要实现更复杂的功能时，可以在主线程里创建多个子线程，多个线程在同一个进程里，利用这个进程所拥有的系统资源合作完成某些功能。
      优缺点：
      1）一个进程死了不影响其他进程，一个线程崩溃很可能影响到它本身所处的整个进程。
      2）创建多进程的系统花销大于创建多线程。
      3）多进程通讯因为需要跨越进程边界，不适合大量数据的传送，适合小数据或者密集数据的传送。多线程无需跨越进程边界，适合各线程间大量数据的传送。并且多线程可以共享同一进程里的共享内存和变量。
      
      什么时候用进程，什么时候用线程
      
      1）创建和销毁较频繁使用线程，因为创建进程花销大。
      2）需要大量数据传送使用线程，因为多线程切换速度快，不需要跨越进程边界。
      3）安全稳定选进程；快速频繁选线程；
      
      多进程、多线程同步（通讯）的方法
      
      进程间通讯：
      （1）有名管道/无名管道（2）信号（3）共享内存（4）消息队列（5）信号量（6）socket
      线程通讯（锁）：
      （1）信号量（2）读写锁（3）条件变量（4）互斥锁（5）自旋锁
      
      进程线程的状态转换图
      
      1）就绪状态：进程已获得除CPU外的所有必要资源，只等待CPU时的状态。一个系统会将多个处于就绪状态的进程排成一个就绪队列。
      2）执行状态：进程已获CPU，正在执行。单处理机系统中，处于执行状态的进程只一个；多处理机系统中，有多个处于执行状态的进程。
      3）阻塞状态：正在执行的进程由于某种原因而暂时无法继续执行，便放弃处理机而处于暂停状态，即进程执行受阻。（这种状态又称等待状态或封锁状态）
      【通常导致进程阻塞的典型事件有：请求I/O，申请缓冲空间等。一般，将处于阻塞状态的进程排成一个队列，有的系统还根据阻塞原因不同把这些阻塞集成排成多个队列。】
      
      父进程、子进程
      
      子进程是父进程的复制品。父进程调用fork()以后，克隆出一个子进程，子进程和父进程拥有相同内容的代码段、数据段和用户堆栈。父进程和子进程谁先执行不一定，看CPU。所以我们一般我们会设置父进程等待子进程执行完毕。
      详细解释
      fork()系统调用，再执行 exec(B)系统调用
      父进程和子进程先后执行的问题：在fork之后，是父进程先执行，然后一个时间片到达之后就是子进程再执行了。
      
      什么是上下文切换
      
      进程上下文：一个进程在执行的时候，CPU的所有寄存器中的值、进程的状态以及堆栈中的内容，当内核需要切换到另一个进程时，它需要保存当前进程的所有状态，即保存当前进程的进程上下文，以便再次执行该进程时，能够恢复切换时的状态，继续执行。
      中断上下文：由于触发信号，导致CPU中断当前进程，转而去执行另外的程序。那么当前进程的所有资源要保存，比如堆栈和指针。保存过后转而去执行中断处理程序，快读执行完毕返回，返回后恢复上一个进程的资源，继续执行。这就是中断的上下文。
      
      参考文章
      - C/C++面试高频知识点八股文
      - 五大内存分区（笔记）
      - 嵌入式笔试面试题目系列（汇总）
      - 父进程、子进程
      - 五大内存分区（笔记）
        （只是我自己要背的，每次文章切换来切换去很麻烦，就整理了一下）