阿里、網易和騰訊面試題 C/C++

一、線程、鎖

1、Posix Thread互斥鎖

• 線程鎖創建
  a.靜態創建

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; 	

b.動態創建

pthread_mutex_t mutex = pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *mutexattr);

• 互斥鎖的屬性
  互斥鎖的屬性在創建鎖的時候指定，在LinuxThreads實現中僅有一個鎖類型屬性，不同的鎖類型在試圖對一個已經被鎖定的互斥鎖加鎖時表現不同。
  a.PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP這是缺省值，也就是普通鎖。當一個線程加鎖以后，其余請求鎖的線程將形成一個等待隊列，並在解鎖后按優先級獲得鎖。這種鎖策略保證了資源分配的公平性。
  b. PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE_NP嵌套鎖，允許同一個線程對同一個鎖成功獲得多次，並通過多次unlock解鎖。如果是不同線程請求，則在加鎖線程解鎖時重新競爭。
  c. PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK_NP檢錯鎖，如果同一個線程請求同一個鎖，則返回EDEADLK，否則與PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP類型動作相同。這樣就保證當不允許多次加鎖時不會出現最簡單情況下的死鎖。
  d. PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP適應鎖，動作最簡單的鎖類型，僅等待解鎖后重新競爭。
• 鎖操作
  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() 與pthread_mutex_lock()類似，不同的是在鎖已經被占據時返回EBUSY而不是掛起等待

2. Linux線程
   Linux系統下的多線程遵循POSIX線程接口，稱為pthread。編寫Linux下的多線程程序，需要使用頭文件pthread.h

• 線程創建

 int pthread_create((pthread_t *thread, const pthread_attr_t *__attr,
　　void *(*__start_routine)(void *), void *__arg))

第一個參數為指向線程標識符的指針，第二個參數用來設置線程屬性，第三個參數是線程運行函數的起始地址，最后一個參數是運行函數的參數。返回0表示創建成功，否則不成功。

pthread_t id;
pthread_create(&id,NULL,(void *) thread,NULL);

• 線程等待
  int pthread_join __P ((pthread_t __th, void **__thread_return))
  第一個參數為被等待的線程標識符，第二個參數為一個用戶定義的指針，它可以用來存儲被等待線程的返回值。這個函數是一個線程阻塞的函數，調用它的函數將一直等待到被等待的線程結束為止，當函數返回時，被等待線程的資源被收回。
• 線程終止
  一個線程的結束有兩種途徑，一種是象我們上面的例子一樣，函數結束了，調用它的線程也就結束了；另一種方式是通過函數pthread_exit來實現。
  void pthread_exit ((void *__retval)) __attribute__ ((__noreturn__))
  唯一的參數是函數的返回代碼。

2、死鎖及其預防和處理方法

死鎖的規范定義如下：如果一個進程在等待只能由該進程停止才能引發的事件，那么該進程就是死鎖的。

（1）產生死鎖的原因

• 因為系統資源不足。
• 進程運行推進的順序不合適。
• 資源分配不當等。

（2）產生死鎖的四個必要條件

1. 互斥條件：每個資源要么已經分配給了一個進程，要么就是可用的。
2. 占有和等待條件：已經得到了某個資源的進程可以再請求新的資源。
3. 不可搶占條件：已經分配給一個進程的資源不能強制性地被搶占，只能被占有它的進程顯式地釋放；
4. 環路等待條件：死鎖發生時，系統中一定有兩個或者兩個以上的進程組成的一條環路，該環路中的每個進程都在等待着下一個進程所占有的資源。

這四個條件是死鎖的必要條件，只要系統發生死鎖，這些條件必然成立，而只要上述條件之一不滿足，就不會發生死鎖。

（3）處理死鎖的四種策略：

1. 鴕鳥策略（忽略死鎖）；
2. 檢測死鎖並恢復；
3. 仔細對資源進行分配，動態地避免死鎖；
4. 通過破壞引起死鎖的四個必要條件之一，防止死鎖的產生。

（4）死鎖避免

死鎖避免的主要算法是基於一個安全狀態 的概念。在任何時刻，如果沒有死鎖發生，並且即使所有進程忽然請求對資源的最大請求，也仍然存在某種調度次序能夠使得每一個進程運行完畢，則稱該狀態是安全的。從安全狀態出發，系統能夠保證所有進程都能完成，而從不安全狀態出發，就沒有這樣的保證。

• 銀行家算法 ：判斷對請求的滿足是否會進入不安全狀態，如果是，就拒絕請求，如果滿足請求后系統仍然是安全的，就予以分配。不安全狀態不一定引起死鎖，因為客戶不一定需要其最大貸款額度。

二、C++

1. 虛函數的實現原理

虛函數表的創建和繼承

a. 基類的虛函數表的創建：首先在基類聲明中找到所有的虛函數，按照其聲明順序，編碼0,1,2,3,4……，然后按照此聲明順序為基類創建一個虛函數表，其內容就是指向這些虛函數的函數指針，按照虛函數聲明的順序將這些虛函數的地址填入虛函數表中。例如若show放在虛函數聲明的第二位，則在虛函數表中也放在第二位。
b. 對於子類的虛函數表：首先將基類的虛函數表復制到該子類的虛函數表中。若子類重寫了基類的虛函數show，則將子類的虛函數表中存放show的函數地址(未重寫前存放的是子類的show虛函數的函數地址)更新為重寫后函數的函數指針。若子類增加了一些虛函數的聲明，則將這些虛函數的地址加到該類虛函數表的后面。

• 通過虛函數表訪問對象的方法
  當執行Base->show()時，要觀察show在Base基類中聲明的是虛函數還是非虛函數。若為虛函數將使用動態聯編(使用虛函數表決定如何調用函數)，若為非虛函數則使用靜態聯編(根據調用指針Base的類型來確定調用哪個類的成員函數)。此處假設show為虛函數，首先：由於檢查到Base指針類型所指的類Base中show定義為虛函數，因此找到Base所指的對象，訪問對象得到該對象所屬類的虛函數表地址。其次：查找show在Base類中聲明的位置在Base類中所有虛函數聲明中的位序。然后到Base所指對象的所屬類的虛函數表中訪問該位序的函數指針，從而得到要執行的函數。

為什么要把析構函數定義為虛函數？

new出來的是子類son的對象，采用一個父類father的指針來接收，故在析構的時候，編譯器因為只知道這個指針是父類的，所以只將父類部分的內存析構了，而不會去析構子類的內存，就造成了內存泄露。基類析構函數定義為虛擬函數的時候，在子類的對象的首地址開始會有一塊基類的虛函數表拷貝，在析構子類對象的時候會刪除此虛函數表，此時會調用基類的析構函數，所以此時內存是安全的。

為什么虛函數比普通函數慢？

因為虛函數要通過查找虛函數表的方法訪問。

為什么構造函數不能是虛函數？

構造函數不可以是虛函數的，這個很顯然，畢竟虛函數都對應一個虛函數表，虛函數表是存在對象內存空間的，如果構造函數是虛的，就需要一個虛函數表來調用，但是類還沒實例化沒有內存空間就沒有虛函數表，這根本就是個死循環。

• 內聯函數、構造函數和靜態成員函數可以定義為虛函數么？為什么？

基類指針指向派生類時如何知道指向的是哪一個派生類？

2. 正確區分重載、重寫和隱藏。

注意三個概念的適用范圍：處在同一個類中的函數才會出現重載。處在父類和子類中的函數才會出現重寫和隱藏。
重載：同一類中，函數名相同，但參數列表不同。
重寫：父子類中，函數名相同，參數列表相同，且有virtual修飾。
隱藏：父子類中，函數名相同，參數列表相同，但沒有virtual修飾；函數名相同，參數列表不同，無論有無virtual修飾都是隱藏

 基類中：
      (1) virtual void show(); //是虛函數
      (2) void show(int);     //不是虛函數

子類中：(3) void show();        //是虛函數
      (4) void show(int);     //不是虛函數

1,2構成重載，3,4構成重載，1,3構成重寫，2,4構成隱藏。另外2,3也會構成隱藏，子類對象無法訪問基類的void show(int)成員方法，但是由於子類中4的存在導致了子類對象也可以直接調用void show(int)函數，不過此時調用的函數不在是基類中定義的void show(int)函數2，而是子類中的與3重載的4號函數。

3、C對象和C++對象的區別（struct和class）

C++中的struct對C中的struct進行了擴充，它已經不再只是一個包含不同數據類型的數據結構了，它已經獲取了太多的功能。struct能包含成員函數嗎？ 能！struct能繼承嗎？ 能！！struct能實現多態嗎？ 能！！！
a. 默認的繼承訪問權限。struct是public的，class是private的。
b. struct作為數據結構的實現體，它默認的數據訪問控制是public的，而class作為對象的實現體，它默認的成員變量訪問控制是private的。

三、網絡

1、TCP和UDP

tcp是一種面向連接的、可靠的、基於字節流的傳輸層通信協議。udp（用戶數據報協議）傳輸層協議，提供面向操作的簡單不可靠的非連接傳輸層服務，面向報文。

• 區別
  a. tcp是基於連接的，可靠性高；udp是基於無連接的，可靠性較低；
  b. 由於tcp是連接的通信，需要有三次握手、重新確認等連接過程，會有延時，實時性差；同時過程復雜，也使其易於被攻擊；而udp無連接，無建立連接的過程，因而實時性較強，也稍安全；
  c. 在傳輸相同大小的數據時，tcp首部開銷20字節；udp首部開銷只有8個字節，tcp報頭比udp復雜，故實際包含的用戶數據較少。tcp無丟包，而udp有丟包，故tcp開銷大，udp開銷較小；
  d .每條tcp連接只能是點到點的；udp支持一對一、一對多、多對一、多對多的交互通信。
• TCP的三次握手
  第一次握手：客戶端發送一個tcp的syn標志位置為1的包（連接請求），指明客戶打算連接服務器的端口；SYN=1,seq=client_isn
  第二次握手：當服務器收到連接請求之后，返回確認包（ack）應答，即將syn和ack標志位同時致為1（授予連接），並為這次連接分配資源；SYN=1,ACK=1,seq = server_isn
  第三次握手：客戶端收到服務器的授予連接請求之后，再次發送確認包（ack）（syn標志位為0，ack標志位為1），並分配資源，這樣tcp就建立連接了SYN=0,ACK=1,seq=client_isn+1
• TCP和UDP的數據結構
  a.TCP

struct TCP_HEADER 
{
 short m_sSourPort;        　　　　　　// 源端口號16bit
 short m_sDestPort;       　　　　　　 // 目的端口號16bit
 unsigned int m_uiSequNum;       　　// 序列號32bit
 unsigned int m_uiAcknowledgeNum;  // 確認號32bit
 short m_sHeaderLenAndFlag;      　　// 前4位：TCP頭長度；中6位：保留；后6位：標志位
 short m_sWindowSize;       　　　　　// 窗口大小16bit
 short m_sCheckSum;        　　　　　 // 檢驗和16bit
 short m_surgentPointer;      　　　　 // 緊急數據偏移量16bit
}

b.UDP

struct UDP_HEADER 
{
 short m_sSourPort;        　　　　　　// 源端口號16bit
 short m_sDestPort;       　　　　　　 // 目的端口號16bit
 short m_size;						//長度16bit
 short m_sCheckSum;        　　　　　 // 檢驗和16bit
}

四、組合數學

五、數據庫

1、范式

常見的范式：第一范式（1NF），第二范式（2NF），第三范式（3NF）。下面就簡單介紹下這三個范式。

name	tel	age
大寶	136	22
小明	132,158	21

• 第一范式（1NF）：強調的是列的原子性，即列（屬性）不能夠再分成其他幾列。
  考慮這樣一個表：【聯系人】（姓名，性別，電話）
  如果在實際場景中，一個聯系人有家庭電話和公司電話，那么這種表結構設計就沒有達到 1NF。要符合 1NF 我們只需把列（電話）拆分，即：【聯系人】（姓名，性別，家庭電話，公司電話）。1NF 很好辨別，但是 2NF 和 3NF 就容易搞混淆。
• 第二范式（2NF）：首先是 1NF，另外包含兩部分內容，一是表必須有一個主鍵；二是不能只依賴於主鍵的一部分。
  學生課程 老師 老師職稱 教材 教室 上課時間
  小明一年級語文（上） 大寶 副教授 《小學語文1》 101 14：30
  一個學生上一門課，一定在特定某個教室。所以有（學生，課程）－>教室
  一個學生上一門課，一定是特定某個老師教。所以有（學生，課程）－>老師
  一個學生上一門課，他老師的職稱可以確定。所以有（學生，課程）－>老師職稱
  一個學生上一門課，一定是特定某個教材。所以有（學生，課程）－>教材
  一個學生上一門課，一定在特定時間。所以有（學生，課程）－>上課時間
  因此（學生，課程）是一個碼。
  ◆ 第三范式（3NF）：首先是 2NF，另外非主鍵列必須直接依賴於主鍵，不能存在傳遞依賴。即不能存在：非主鍵列 A 依賴於非主鍵列 B，非主鍵列 B 依賴於主鍵的情況。

六、數據結構

1、鏈表

（1）鏈表建立、插入、刪除

• 建立

Node *L;
L = new Node; 
L = NULL;//不帶頭節點的初始化
L->=NUll;//帶頭結點的初始化

• 頭尾插入元素

p->next = L;	L = p;//頭插法

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;

• 精確插入

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;
  }
}

• 精確刪除

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）鏈表反轉，環、

• 反轉

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;
}

• 環
  算法的思想是設定兩個指針p, q，其中p每次向前移動一步，q每次向前移動兩步。那么如果單鏈表存在環，則p和q相遇；否則q將首先遇到NULL。

• 如何定義一個只能在棧上或者堆上生成對象的類？

• sizeof(類)，如何計算類的大小？

• sizeof(結構體)，如何計算結構體的大小？

• 結構體和類有什么區別？

• extern“C”有什么作用？原理是什么？

• const修飾的變量和#define有什么區別？

• static有什么作用？如何改變變量的生命周期和作用域？

• volitale什么作用？

• new 和malloc有什么不一樣？

• 指針和引用的區別？

• STL容器有哪些？

• vector內部數據結構是什？List/Map/Queue

• STL，vector和List有什么不一樣？map是用什么數據結構實現的？

• switch和if分支有什么區別？

• 全局變量好用么？

• 面向對象有哪些特點？如何體現？

• 面向對象的設計原則有哪些？

• 如何檢查內存泄漏？

• 從源代碼到可執行二進制文件，要經過哪些過程？

1. 二維數組為題
   http://c.biancheng.net/cpp/html/79.html

//這是一個關於二維數組指針的問題。
//假設定義一個int型的二維數組指針。
int Sec[2][3]={4,6,3,7,2,7};
int **P = Sec; 
**p 等價 Sec[0][0]  *p 等價 Sec[0]  *(p+n) 等價 Sec[n] *(*(p+n)+m) 等價 Sec[n][m]
//所以++m，為行數增加為afternoon一行，而*m輸出整行。

2. C++中不能重載的運算符：“?:”、“.”、“::”、“sizeof”和”.*”
3. 各個容器的內部實現數據結構
4. 4. 數組越界
      死循環
      棧溢出
      內存泄露
5. 首先所謂的接口是指只包含純虛函數的抽象類，和普通的抽象類含不一樣

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