当前位置： 首页 > java >正文

C++操作系统与网络编程（针对特定岗位）

java 2025/6/16 23:38:36

C++操作系统与网络编程（特定岗位）

如果你应聘的岗位涉及基础开发、网络编程或高性能计算，这部分内容会是重点。

1. 操作系统
*问题类型：

  • 进程间通信（IPC）的方式（管道、消息队列、共享内存、信号量、信号）？

    1. 管道（Pipe）

      • 匿名管道：用于父子进程通信

        int fd[2];
pipe(fd);  // fd[0]读端, fd[1]写端
if (fork() == 0) { /* 子进程 */ write(fd[1], data, size); }
else { /* 父进程 */ read(fd[0], buffer, size); }

      • 命名管道（FIFO）：无关进程通信

        mkfifo /tmp/myfifo  # 终端创建

        int fd = open("/tmp/myfifo", O_WRONLY);
write(fd, data, size);

    2. 消息队列（Message Queue）

      #include <sys/msg.h>
struct msgbuf { long mtype; char mtext[100]; };
int msqid = msgget(IPC_PRIVATE, 0666);
msgsnd(msqid, &msg, sizeof(msg.mtext), 0);
msgrcv(msqid, &msg, sizeof(msg.mtext), 1, 0);

    3. 共享内存（Shared Memory）

      #include <sys/shm.h>
int shmid = shmget(IPC_PRIVATE, size, 0666);
char* shm = (char*)shmat(shmid, NULL, 0);
memcpy(shm, data, size);  // 进程间共享
shmdt(shm);

    4. 信号量（Semaphore）

      #include <sys/sem.h>
int semid = semget(IPC_PRIVATE, 1, 0666);
semctl(semid, 0, SETVAL, 1);  // 初始值=1
struct sembuf op = {0, -1, 0};  // P操作
semop(semid, &op, 1);

    5. 信号（Signal）

      #include <csignal>
signal(SIGUSR1, handler);  // 注册处理器
kill(pid, SIGUSR1);        // 向进程发信号

  • 线程同步机制（互斥量、信号量、读写锁、条件变量）？

    1. 互斥量（Mutex）

      #include <mutex>
std::mutex mtx;
mtx.lock();
// 临界区
mtx.unlock();

    2. 信号量（Semaphore） (C++20)

      #include <semaphore>
std::counting_semaphore<1> sem(1);  // 二元信号量
sem.acquire();  // P操作
// 临界区
sem.release();  // V操作

    3. 读写锁（Shared Mutex）

      #include <shared_mutex>
std::shared_mutex rw_lock;
// 写锁（独占）
{ std::lock_guard<std::shared_mutex> lock(rw_lock); }
// 读锁（共享）
{ std::shared_lock<std::shared_mutex> lock(rw_lock); }

    4. 条件变量（Condition Variable）

      #include <condition_variable>
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
// 线程A：等待条件
std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
cv.wait(lock, []{ return condition; });
// 线程B：通知条件满足
cv.notify_all();

  • 虚拟内存、物理内存？

    特性虚拟内存物理内存
    本质进程看到的连续地址空间实际的 RAM 硬件
    管理操作系统通过 MMU 映射直接由内存控制器管理
    大小通常远大于物理内存（如 64TB）受硬件限制（如 32GB）
    碎片处理无需连续物理块需要连续物理块
    C++ 体现char *p = new char[1e9]; 可分配malloc 实际占用物理页
    交换机制页面可换出到磁盘始终驻留 RAM
    访问速度依赖TLB/页表命中直接访问（约 100ns）

    映射关系：

    虚拟地址 → MMU（页表查询）→ 物理地址
    • 页错误（Page Fault）：当访问未映射的虚拟页时触发，操作系统介入处理

    C++ 代码验证内存地址：

    #include <iostream>
int main() {int x;std::cout << "虚拟地址: " << &x << std::endl;// 物理地址需通过操作系统接口获取（如Linux的 /proc/pid/pagemap）
}

2. 网络编程
*问题类型：

  • TCP/IP 协议栈的五层/层模型？

    层级功能关键协议/设备
    物理层传输比特流，定义物理设备标准（电压、接口类型）网线、光纤、中继器
    数据链路层帧格式化、错误检测/纠正，控制物理介质访问以太网（Ethernet）、交换机
    网络层路由寻址、IP分组转发，管理跨网络主机通信IP、ICMP、路由器
    传输层提供端到端可靠/不可靠传输，流量控制，端口寻址TCP、UDP
    应用层面向应用程序的数据封装与解析HTTP、FTP、DNS

  • TCP 和 UDP 的区别、特点和适用场景？

    特性TCPUDP
    连接方式面向连接（三次握手）无连接
    可靠性可靠（确认重传、有序交付）不可靠（可能丢包、乱序）
    速度慢（拥塞控制、流量控制）快（无控制开销）
    头部开销20~60字节8字节
    适用场景网页浏览（HTTP）、文件传输（FTP）、邮件视频会议、在线游戏、DNS查询

  • TCP 交互流程和四次挥手过程？

    1. 第一次挥手：主动关闭方发送FIN报文，进入FIN_WAIT_1状态。
    2. 第二次挥手：被动关闭方回复ACK报文，进入CLOSE_WAIT状态；主动方收到后进入FIN_WAIT_2。
    3. 第三次挥手：被动方处理完数据后发送FIN报文，进入LAST_ACK状态。
    4. 第四次挥手：主动方回复ACK报文，进入TIME_WAIT状态；被动方收到后关闭连接。
      为什么需要四次？
      TCP是全双工通信，需独立关闭两个方向的数据流（如：A关闭发送后，B仍可发送剩余数据）。

  • TIME_WAIT状态？

    • 作用：
      • 保证被动关闭方能正确关闭（若ACK丢失，可重传FIN）。
      • 防止历史报文干扰新连接（等待2MSL使旧报文消亡）。
    • 持续时间：2MSL（MSL通常30秒，共60秒）。
    • 优化方法：
      • 开启 tcp_tw_reuse + tcp_timestamps（复用TIME_WAIT连接）。
      • 设置 SO_LINGER（强制跳过TIME_WAIT，慎用）。

  • 阻塞 IO、非阻塞 IO、多路复用 IO (select, poll, epoll) 的区别和优缺点？

    模型工作机制优点缺点
    阻塞IO调用后线程挂起，直到数据就绪编程简单并发能力差
    非阻塞IO立即返回状态，需轮询检查就绪避免线程阻塞轮询消耗CPU
    多路复用IO单线程监听多个fd（select/poll/epoll）高并发、资源占用少编程复杂
    异步IO内核完成操作后回调通知无等待开销兼容性差（Linux支持弱）

    多路复用实现对比：

    • select/poll：O(n)遍历所有fd，支持fd数少（默认1024）。
    • epoll：O(1)事件通知，支持海量fd（>10万），边缘触发（ET）性能更高。

  • epoll的工作模式（水平触发 LT、触发 ET）？

    模式触发条件编程要求典型场景
    水平触发LTfd就绪时持续通知，直到事件处理简单（不易丢事件）默认模式，通用场景
    边缘触发ETfd状态变化时仅通知一次严格（需循环读/写）高性能服务器

    ET模式注意事项：

    • 需循环读写直到返回EAGAIN错误，否则会丢失后续事件。
    • 非阻塞fd必需，避免单次未处理完导致线程阻塞。

  • 常见的网络编程模型（单线程、多进程、多线程、Reactor/Proactor）？

    1. 单线程：
      • 所有操作串行执行（如Redis主线程）。
      • 简单但无法利用多核，吞吐量低。
    2. 多进程/多线程：
      • 每个连接独立进程/线程（如Apache）。
      • 并发能力强，但资源消耗大，上下文切换开销高。
    3. Reactor模式：
      • 核心：事件驱动 + 多路复用。
      • 分工：
        • MainReactor：处理新连接（单线程）。
        • SubReactor：处理IO事件（多线程）。
      • 应用：Netty、Nginx。
    4. Proactor模式：
      • 异步IO + 回调通知（如Windows IOCP）。
        耗大，上下文切换开销高。
    5. Reactor模式：
      • 核心：事件驱动 + 多路复用。
      • 分工：
        • MainReactor：处理新连接（单线程）。
        • SubReactor：处理IO事件（多线程）。
      • 应用：Netty、Nginx。
    6. Proactor模式：
      • 异步IO + 回调通知（如Windows IOCP）。
      • 性能高但Linux支持弱。
http://www.xdnf.cn/news/14199.html

相关文章：

  • SpringBoot打包运行原理和加载机制原理
  • 从大数据到大模型：我们是否在重蹈覆覆辙
  • 一文详解前缀和：从一维到二维的高效算法应用
  • Java相关-链表-设计链表-力扣707
  • JS进阶 Day02
  • 在tensorrt engine中提高推理性能小记
  • 互联网大厂Java求职面试：云原生架构与微服务设计中的复杂挑战
  • Flask文件上传与异常处理完全指南
  • create_react_agent + MCP tools
  • TDengine 如何从 2.x 迁移到 3.0
  • Java并发编程实战 Day 22：高性能无锁编程技术
  • JAVA关键字-final
  • Semaphore入门案例
  • Java线程池ThreadPoolExecutor的状态
  • ERROR 1396 (HY000): Operation ALTER USER failed for ‘root‘@‘%‘
  • 基于 C 语言的图书管理系统开发详解​
  • 基于YOLOv11+PP-OCRv5深度学习的智能车牌检测与识别系统python源码+pytorch模型+评估指标曲线+精美GUI界面
  • 【SpringMVC 入门介绍】
  • 零基础RT-thread第二节:按键控制
  • Redux 原理深度剖析
  • 备忘录模式:文本编辑器撤销功能实现
  • 2025年渗透测试面试题总结-字节跳动[实习]安全研究员（题目+回答）
  • 浏览器 报502 网关错误，解决方法2
  • 论文精读Lami-Detr：Open-Vocabulary Detection with Language Model Instruction
  • 芯片的起点——从硅到晶圆制造
  • 用Python写一个可视化大屏
  • 简说ping、telnet、netcat
  • 论文阅读-单目视觉惯性系统时间标定
  • MySQL 锁学习笔记
  • 计算机网络-自顶向下—第二章应用层-重点复习笔记