1. 前言
最近正在准備秋招，目標崗位是C++后端開發工程師，這個崗位對開發者的要求也比較高，需要的基礎知識非常多，我在剛剛開始准備的時候，感覺也是不知從何入手，現在經過了一段時間的學習，感覺比剛開始的時候好了一些，但是在很多方面還有欠缺，所以寫下這篇博客，進行一個總結，也希望能幫助到和我一樣在這條路上不斷前行的人。
2. 服務器開發與后台開發的聯系和區別
服務器是一種高性能的計算機，相對於普通的個人電腦，它的性能往往更強，但是功能也更加單一。服務器開發，就是在服務器上面開發應用程序。服務器開發包括兩部分，一是服務器上基礎應用的開發，例如搜索引擎等，二是對業務流程在服務器上的相關應用開發。一般來說，企業里招第二類比較多。從業務的角度來看，服務器中的應用程序會接收來自客戶端的業務請求，將其所需的數據處理以后，返回給客戶端。后台開發不像前台開發一樣，有清晰的可視化界面，它在整個業務中往往處於幕后的位置，所以被稱為后台開發。下面這張圖可以大致體現后台開發的流程:
這張圖是客戶端和服務器一種最簡單的描述，但是這里面有很多問題如果真的研究起來就會很復雜，涉及很多基礎知識。
3. 涉及知識點
3.1 編程語言
既然是C++后台開發，那么首先我們要掌握C++語言。C++的知識浩如煙海，而且包含了很多不同的思想，例如，它即繼承了C面向過程的語法，又包含了面向對象的思想，要想精通真的很難。我的想法是將C++分成多個組成部分，然后分別學習。學習C++之后，簡單總結了一些要點：
- 基礎數據類型和運算符：C++的基礎數據類型，如int，double。要機制它們的分別占用的內存大小，以及它們之間的轉換規則。其中尤其要掌握指針和引用。
- 基礎語法：基礎的條件語句，順序語句，循環語句，是必須要掌握的。
- C++關鍵字：C++中包含了很多關鍵字，例如static，const，extern等，學習的時候要注意它們的特點，以及應用場景。
- C++內存管理：內存管理非常重要，要記住C++程序內存有幾個區，它們之間存放的數據；另一個關鍵點是C++的內存泄露的發生原因和避免方法。
- C++函數：函數是面向過程的體現，重點包括函數參數，返回值。如果再深入研究，還要知道函數的調用過程等。
- 面向對象：主要就是面向對象的三大特性，封裝，繼承和多態，以及實現這三大特性的一系列手段，如類，虛函數等。
- 泛型編程：C++中的泛型編程主要是模板編程，包括函數模板，類模板，模板泛化，模板特化這些知識。
- STL標准庫：STL主要要掌握各種容器和泛型算法。最好能對它們的底層實現有所了解。
- C++11新特性：C++11作為C++的經典版本，有一些新特性需要學習者好好掌握，例如智能指針等。
除了C/C++以外，你還需要掌握至少一門腳本語言，例如python/shell。腳本語言可能不會是你開發的主語言，但是它可以作為程序的“粘合劑”，完成一些輕量級的工作。
3.2 Linux基礎
現在大多數服務器都運行的是Linux系統，作為一個后端開發，少不了要和Linux打交道。對於初學者來說，可以先從下載一個帶圖形界面的發行版本，如Ubuntu，CentOS等，邊玩邊學。我們首先要具備操作Linux的能力，也就是了解Linux的基本結構，掌握基礎的Linux命令，會用一些Linux上的工具。再升入一點，Linux和Windows的開發環境有區別，要熟悉Linux下的開發環境。如果這樣還學有余力，可以研究一下Linux的底層原理，例如Linux的進程通信是如何實現的。Linux甚至允許你修改它的源碼，當然這是很高的要求。
Linux下的常用基礎命令：
- 文件處理命令
- 網絡管理命令
- 用戶管理命令
Linux下的常用工具
- gdb
- git
- vim
- putty
Linux原理
- Linux進程
- Linux文件系統
- Linux內存系統
3.3 計算機網絡
后台開發少不了要和網絡編程打交道，要想成為一個優秀的后端開發，就要打好計算機網絡的基礎。計算機網絡的知識比較抽象，我在本科期間也沒有學好，后來我聽從網上大佬的建議，從計算機網絡數據傳輸的角度出發，思考數據如何經過計算機網絡的多層服務進行傳送的，感覺對計算機網絡有了更深的了解。傳統的OSI七層模型是在比較復雜。現在我們實際上使用更多的是TCP/IP四層模型(應用層，傳輸層，網絡層和數據鏈路層)。后台開發對傳輸層和應用層的要求非常高，所以對這兩層要好好理解。
傳輸層要點：
- TCP和UDP：TCP和UDP是傳輸層最重要的兩個協議，掌握的越詳細越好，要了解它們的差異，以及差異形成的原因。
- TCP是如何建立連接的：主要就是三次握手和四次揮手的內容，包括連接過程，各種連接狀態等。除了要成功的情況外，還要考慮失敗的情況。
- 流量控制和擁塞控制：流量控制是為了防止發送方發送數據過快，接收方來不及接收；擁塞控制是為了防止網絡上數據量太大，造成網絡阻塞。要了解它們的原理和實現方法。
應用層要點：
- HTTP：http是應用層最重要的協議，http需要理解的知識很多，如請求報文，請求方法，狀態碼等。向瀏覽器的地址欄中輸入URL得到相應頁面，這里就包含了http請求的過程。
- HTTPs：https是http和ssl(安全套接字)的組合，可以在http的基礎上實現加密傳輸和用戶認證。重點應該關注https的流程和實現數據安全的方式。
- DNS協議：DNS是應用層另一個非常重要的協議，用來實現域名和IP地址的轉換，這個協議的要點在於它具體的解析過程(即如何通過域名得到IP)。
3.4 操作系統
除了計算機網絡以外，另一門Linux下C++開發需要掌握的基礎是操作系統。相比Java等語言，C++本身就是一門更加偏重底層的語言，所以它的效率更高，而且C++不太有Java中SpringBoot這種大而全的框架，這更加要求我們理解操作系統原理，以便於自己實現對應的功能。操作系統的抽象程度比計算機網絡更高，學習起來更有難度，總結下來，操作系統主要在管理計算機的四種資源：
- 進程管理：即對CPU資源的管理。主要內容包括進程和線程，進線程調度算法，同步與互斥，死鎖等。這部分內容是操作系統的重中之重。
- 內存管理：內存分為物理內存和虛擬內存。其中對虛擬內存是內存管理的中心，要點包括分頁存儲管理，分段存儲管理，頁面置換算法。
- 文件管理：文件系統，即文件的屬性和組織方式的相關內容。
- 設備管理：計算機系統如何和與外設交互，發生中斷和響應。
3.5 網絡編程和系統編程
這一部分是上兩個部分的具體實現，也就是我們怎么利用學到的原理知識，去解決實際問題。在這方面，我們可能會自己實現一些高效的數據結構，也可能直接調用現成的庫函數。主要內容包括：
Socket編程：Socket是對傳輸層的抽象，它提供給我們一些具體的API，而不需要關注其中的具體實現
- 相關API：connect()，socket()，bind()，listen()等。
- socket建立連接的過程
I/O多路復用：一個進程復用多路I/O，是實現高並發的利器。三種經典的多路復用方法是select,poll和epoll。對這三種方式的區別和實現方式應該有具體了解。
- select，poll，epoll的實現方式和區別。
- reactor和preactor的實現方式和區別。
- ET和LT觸發模式的區別。
多線程/多線程編程：多進程多線程編程是實現高並發服務器的利器，非常重要
- 相關API：fork(),pthread_create()等函數。
- 線程池的實現：通過提前創建線程減小切換開銷。
- 進程線程間通信方法：共享變量，消息隊列，鎖等。
3.6 數據庫
數據庫是存儲數據的倉庫，也是后端必備技能之一。在開源的數據庫中，MySQL因為其強大的性能被廣泛引用。除了關系型數據庫之外，因為現在的業務往往涉及到高並發和分布式，所以在傳統的關系型數據庫以外，企業還要求掌握非關系型數據庫，如Redis。
MySQL數據庫要點
- 基礎語法：基礎的CRUD語法
- 數據庫引擎：目前MySQL主要的引擎有InnoDB和MyISAM，要知道它們各自特點的區別。
- 索引：索引的使用方法，還有實現它們的數據結構(hashmap和BTree)。
- 鎖：數據庫中常見的鎖，如行鎖，表鎖，悲觀鎖，樂觀鎖，以及它們各自的使用場景。
- 事務：事務的四大特性(ACID),以及四大隔離級別。
- 數據庫優化方法：常見的優化方法又SQL語句優化，分表，讀寫分離。
Redis數據庫
- 基礎數據類型：Redis五大基本數據類型包括字符串，鏈表，字典，集合，排序集合。
- 配置文件：Redis配置文件可以配置內存淘汰策略等一系列設置。
- 緩存：Redis被廣泛應用於緩存方向，可能會發生緩存相關的問題，如緩存穿透，緩存雪崩等。
3.7 數據結構和算法
如果我們不想當一個只會調包，只會簡單增刪改查的碼農，那么我們就需要掌握算法和數據結構，常言道：數據結構+算法=程序，高效的數據結構和精巧的算法能提升程序的效率，對於后台開發來說，效率非常重要。當然我們不需要掌握非常高難度的算法，可是掌握基礎的算法和數據結構是必須的，下面是一些基礎的數據結構和算法
常用數據結構：
- 數組
- 棧和隊列
- 鏈表
- 單向鏈表
- 雙向鏈表
- 循環鏈表
- 樹
- 二叉樹
- 二叉搜索樹
- 二叉平衡樹
- 紅黑樹
- 圖
- 有向圖
- 無向圖
- 串
- KMP
常用算法:
- 分治法
- 動態規划
- 遞歸和回溯
- 排序
- 快速排序
- 歸並排序
- 查找
- 二分查找
- 樹算法圖算法
- 樹的前，中，后序，層次遍歷(遞歸和非遞歸寫法)
- 圖的遍歷
- 最小生成樹
- 迪傑斯特拉
算法和數據結構的就像是武俠小說中的內功，是每一個想成為高手的人必須要修煉的。修煉的過程是數以年記的，這個過程需要我們保持耐心和恆心。
3.8 設計模式
設計模式是軟件工程師們針對軟件設計模式總結出的經驗，如果說前述的內容還處在'術'的階段，設計模式已經有了'道'的感覺，好的設計模式能幫助工程師創造出高質量的軟件。工程師總結了23種常用的設計模式。在23種設計模式中，有幾種設計模式是重中之重，要好好掌握，例如：
- 單例模式：一個類只能有一個對象。
- 工廠模式：封裝對象的創建，讓子類決定創建的對象。
- 觀察者模式：定義對象的一對多關系。
3.9 其他常用技能
除了上面這些基礎內容，還有一些也要掌握，例如
- Makefile的編寫
- Linux下常用工具的使用，例如vim，git，gdb等
另外，在社招中，企業可能會提一些更高的要求，例如分布式，容器，中間件什么的，如果學有余力，也可以進一步的去了解。
4. 總結
總的來說，Linux下C++服務器開發的知識還是很多的，如果想要找到一份好的工作，或者對這個領域有深入理解，還是需要投入很多的時間精力的。對於這上面列出的知識，我也有很多沒掌握的地方，但我相信通過系統的學習，不斷迭代更新自己的知識，一定能取得進步。