# C/C++ 面试知识总结
C/C++ 面试知识总结，只为复习、分享。部分知识点与图片来自网络，侵删。
勘误新增请 Issue、PR，建议、讨论请 [#issues/12](https://github.com/huihut/interview/issues/12)，排版使用 [中文文案排版指北](https://github.com/mzlogin/chinese-copywriting-guidelines)
使用建议：
* `Ctrl + F`：快速查找定位知识点
* `TOC 导航`：[jawil/GayHub](https://github.com/jawil/GayHub) 插件快速目录跳转
## 目录
* [C/C++](#cc)
* [STL](#stl)
* [数据结构](#%E6%95%B0%E6%8D%AE%E7%BB%93%E6%9E%84)
* [算法](#%E7%AE%97%E6%B3%95)
* [Problems](#problems)
* [操作系统](#%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%B3%BB%E7%BB%9F)
* [计算机网络](#%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C)
* [网络编程](#%E7%BD%91%E7%BB%9C%E7%BC%96%E7%A8%8B)
* [数据库](#%E6%95%B0%E6%8D%AE%E5%BA%93)
* [设计模式](#%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E6%A8%A1%E5%BC%8F)
* [链接装载库](#%E9%93%BE%E6%8E%A5%E8%A3%85%E8%BD%BD%E5%BA%93)
* [海量数据处理](#%E6%B5%B7%E9%87%8F%E6%95%B0%E6%8D%AE%E5%A4%84%E7%90%86)
* [音视频](#%E9%9F%B3%E8%A7%86%E9%A2%91)
* [其他](#%E5%85%B6%E4%BB%96)
* [书籍](#%E4%B9%A6%E7%B1%8D)
* [复习刷题网站](#%E5%A4%8D%E4%B9%A0%E5%88%B7%E9%A2%98%E7%BD%91%E7%AB%99)
* [招聘时间岗位](#%E6%8B%9B%E8%81%98%E6%97%B6%E9%97%B4%E5%B2%97%E4%BD%8D)
* [面试题目经验](#%E9%9D%A2%E8%AF%95%E9%A2%98%E7%9B%AE%E7%BB%8F%E9%AA%8C)
## C/C++
### const
#### 作用
1. 修饰变量，说明该变量不可以被改变；
2. 修饰指针，分为指向常量的指针和指针常量；
3. 常量引用，经常用于形参类型，即避免了拷贝，又避免了函数对值的修改；
4. 修饰成员函数，说明该成员函数内不能修改成员变量。
#### 使用
const 使用
```cpp
// 类
class A
{
private:
const int a; // 常对象成员，只能在初始化列表赋值
public:
// 构造函数
A() { };
A(int x) : a(x) { }; // 初始化列表
// const可用于对重载函数的区分
int getValue(); // 普通成员函数
int getValue() const; // 常成员函数，不得修改类中的任何数据成员的值
};
void function()
{
// 对象
A b; // 普通对象，可以调用全部成员函数
const A a; // 常对象，只能调用常成员函数、更新常成员变量
const A *p = &a; // 常指针
const A &q = a; // 常引用
// 指针
char greeting[] = "Hello";
char* p1 = greeting; // 指针变量，指向字符数组变量
const char* p2 = greeting; // 指针变量，指向字符数组常量
char* const p3 = greeting; // 常指针，指向字符数组变量
const char* const p4 = greeting; // 常指针，指向字符数组常量
}
// 函数
void function1(const int Var); // 传递过来的参数在函数内不可变
void function2(const char* Var); // 参数指针所指内容为常量
void function3(char* const Var); // 参数指针为常指针
void function4(const int& Var); // 引用参数在函数内为常量
// 函数返回值
const int function5(); // 返回一个常数
const int* function6(); // 返回一个指向常量的指针变量，使用：const int *p = function6();
int* const function7(); // 返回一个指向变量的常指针，使用：int* const p = function7();
```
inline 使用
```cpp
// 声明1（加 inline，建议使用）
inline int functionName(int first, int secend,...);
// 声明2（不加 inline）
int functionName(int first, int secend,...);
// 定义
inline int functionName(int first, int secend,...) {/****/};
// 类内定义，隐式内联
class A {
int doA() { return 0; } // 隐式内联
}
// 类外定义，需要显式内联
class A {
int doA();
}
inline int A::doA() { return 0; } // 需要显式内联
```
虚函数内联使用
```cpp
#include
using namespace std;
class Base
{
public:
inline virtual void who()
{
cout << "I am Base\n";
}
virtual ~Base() {}
};
class Derived : public Base
{
public:
inline void who() // 不写inline时隐式内联
{
cout << "I am Derived\n";
}
};
int main()
{
// 此处的虚函数 who()，是通过类（Base）的具体对象（b）来调用的，编译期间就能确定了，所以它可以是内联的，但最终是否内联取决于编译器。
Base b;
b.who();
// 此处的虚函数是通过指针调用的，呈现多态性，需要在运行时期间才能确定，所以不能为内联。
Base *ptr = new Derived();
ptr->who();
// 因为Base有虚析构函数（virtual ~Base() {}），所以 delete 时，会先调用派生类（Derived）析构函数，再调用基类（Base）析构函数，防止内存泄漏。
delete ptr;
ptr = nullptr;
system("pause");
return 0;
}
```
assert() 使用
```cpp
#define NDEBUG // 加上这行，则 assert 不可用
#include
assert( p != NULL ); // assert 不可用
```
#pragma pack(n) 使用
```cpp
#pragma pack(push) // 保存对齐状态
#pragma pack(4) // 设定为 4 字节对齐
struct test
{
char m1;
double m4;
int m3;
};
#pragma pack(pop) // 恢复对齐状态
```
extern "C" 使用
```cpp
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
void *memset(void *, int, size_t);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
```
union 使用
```cpp
#include
union UnionTest {
UnionTest() : i(10) {};
int i;
double d;
};
static union {
int i;
double d;
};
int main() {
UnionTest u;
union {
int i;
double d;
};
std::cout << u.i << std::endl; // 输出 UnionTest 联合的 10
::i = 20;
std::cout << ::i << std::endl; // 输出全局静态匿名联合的 20
i = 30;
std::cout << i << std::endl; // 输出局部匿名联合的 30
return 0;
}
```
explicit 使用
```cpp
class Test1
{
public:
Test1(int n) // 普通构造函数
{
num=n;
}
private:
int num;
};
class Test2
{
public:
explicit Test2(int n) // explicit（显式）构造函数
{
num=n;
}
private:
int num;
};
int main()
{
Test1 t1=12; // 隐式调用其构造函数，成功
Test2 t2=12; // 编译错误，不能隐式调用其构造函数
Test2 t2(12); // 显式调用成功
return 0;
}
```
using 使用
尽量少使用 `using 指示`
```cpp
using namespace std;
```
应该多使用 `using 声明`
```cpp
int x;
std::cin >> x ;
std::cout << x << std::endl;
```
或者
```cpp
using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;
int x;
cin >> x;
cout << x << endl;
```
:: 使用
```cpp
int count = 0; // 全局（::）的 count
class A {
public:
static int count; // 类 A 的 count（A::count）
};
int main() {
::count = 1; // 设置全局的 count 的值为 1
A::count = 2; // 设置类 A 的 count 为 2
int count = 0; // 局部的 count
count = 3; // 设置局部的 count 的值为 3
return 0;
}
```
decltype 使用
```cpp
// 尾置返回允许我们在参数列表之后声明返回类型
template
auto fcn(It beg, It end) -> decltype(*beg)
{
// 处理序列
return *beg; // 返回序列中一个元素的引用
}
// 为了使用模板参数成员，必须用 typename
template
auto fcn2(It beg, It end) -> typename remove_reference::type
{
// 处理序列
return *beg; // 返回序列中一个元素的拷贝
}
```
initializer_list 使用
```cpp
#include
#include
#include
template
struct S {
std::vector v;
S(std::initializer_list l) : v(l) {
std::cout << "constructed with a " << l.size() << "-element list\n";
}
void append(std::initializer_list l) {
v.insert(v.end(), l.begin(), l.end());
}
std::pair c_arr() const {
return {&v[0], v.size()}; // 在 return 语句中复制列表初始化
// 这不使用 std::initializer_list
}
};
template
void templated_fn(T) {}
int main()
{
S s = {1, 2, 3, 4, 5}; // 复制初始化
s.append({6, 7, 8}); // 函数调用中的列表初始化
std::cout << "The vector size is now " << s.c_arr().second << " ints:\n";
for (auto n : s.v)
std::cout << n << ' ';
std::cout << '\n';
std::cout << "Range-for over brace-init-list: \n";
for (int x : {-1, -2, -3}) // auto 的规则令此带范围 for 工作
std::cout << x << ' ';
std::cout << '\n';
auto al = {10, 11, 12}; // auto 的特殊规则
std::cout << "The list bound to auto has size() = " << al.size() << '\n';
// templated_fn({1, 2, 3}); // 编译错误！“ {1, 2, 3} ”不是表达式，
// 它无类型，故 T 无法推导
templated_fn>({1, 2, 3}); // OK
templated_fn>({1, 2, 3}); // 也 OK
}
```
动态多态使用
```cpp
class Shape // 形状类
{
public:
virtual double calcArea()
{
...
}
virtual ~Shape();
};
class Circle : public Shape // 圆形类
{
public:
virtual double calcArea();
...
};
class Rect : public Shape // 矩形类
{
public:
virtual double calcArea();
...
};
int main()
{
Shape * shape1 = new Circle(4.0);
Shape * shape2 = new Rect(5.0, 6.0);
shape1->calcArea(); // 调用圆形类里面的方法
shape2->calcArea(); // 调用矩形类里面的方法
delete shape1;
shape1 = nullptr;
delete shape2;
shape2 = nullptr;
return 0;
}
```
虚析构函数使用
```cpp
class Shape
{
public:
Shape(); // 构造函数不能是虚函数
virtual double calcArea();
virtual ~Shape(); // 虚析构函数
};
class Circle : public Shape // 圆形类
{
public:
virtual double calcArea();
...
};
int main()
{
Shape * shape1 = new Circle(4.0);
shape1->calcArea();
delete shape1; // 因为Shape有虚析构函数，所以delete释放内存时，先调用子类析构函数，再调用基类析构函数，防止内存泄漏。
shape1 = NULL;
return 0；
}
```
malloc、free 使用
申请内存，确认是否申请成功
```cpp
char *str = (char*) malloc(100);
assert(str != nullptr);
```
释放内存后指针置空
```cpp
free(p);
p = nullptr;
```
new、delete 使用
申请内存，确认是否申请成功
```cpp
int main()
{
T* t = new T(); // 先内存分配 ，再构造函数
delete t; // 先析构函数，再内存释放
return 0;
}
```
bad_cast 使用
```cpp
try {
Circle& ref_circle = dynamic_cast(ref_shape);
}
catch (bad_cast b) {
cout << "Caught: " << b.what();
}
```
typeid、type_info 使用
```cpp
class Flyable // 能飞的
{
public:
virtual void takeoff() = 0; // 起飞
virtual void land() = 0; // 降落
};
class Bird : public Flyable // 鸟
{
public:
void foraging() {...} // 觅食
virtual void takeoff() {...}
virtual void land() {...}
};
class Plane : public Flyable // 飞机
{
public:
void carry() {...} // 运输
virtual void take off() {...}
virtual void land() {...}
};
class type_info
{
public:
const char* name() const;
bool operator == (const type_info & rhs) const;
bool operator != (const type_info & rhs) const;
int before(const type_info & rhs) const;
virtual ~type_info();
private:
...
};
class doSomething(Flyable *obj) // 做些事情
{
obj->takeoff();
cout << typeid(*obj).name() << endl; // 输出传入对象类型（"class Bird" or "class Plane"）
if(typeid(*obj) == typeid(Bird)) // 判断对象类型
{
Bird *bird = dynamic_cast(obj); // 对象转化
bird->foraging();
}
obj->land();
};
```
Google C++ Style Guide 图
> 图片来源于：[CSDN . 一张图总结Google C++编程规范(Google C++ Style Guide)](https://blog.csdn.net/voidccc/article/details/37599203)
头部插入、头部删除 O(n)|无序|可重复|支持快速随机访问
[list](https://github.com/huihut/interview/tree/master/STL#list)|双向链表|插入、删除 O(1)
随机读改 O(n)|无序|可重复|支持快速增删
[deque](https://github.com/huihut/interview/tree/master/STL#deque)|双端队列（一个中央控制器+多个缓冲区）|头尾插入、头尾删除 O(1)|无序|可重复|支持首尾快速增删，支持随机访问
[stack](https://github.com/huihut/interview/tree/master/STL#stack)|deque 或 list 封闭头端开口|顶部插入、顶部删除 O(1)|无序|可重复|不用 vector 的原因应该是容量大小有限制，扩容耗时
[queue](https://github.com/huihut/interview/tree/master/STL#queue)|deque 或 list 封闭底端出口和前端入口|尾部插入、头部删除 O(1)|无序|可重复|不用 vector 的原因应该是容量大小有限制，扩容耗时
[priority_queue](https://github.com/huihut/interview/tree/master/STL#priority_queue)|vector + max-heap|插入、删除 O(log2n)|有序|可重复|vector容器+heap处理规则
[set](https://github.com/huihut/interview/tree/master/STL#set)|红黑树|插入、删除、查找 O(log2n)|有序|不可重复|
[multiset](https://github.com/huihut/interview/tree/master/STL#multiset)|红黑树|插入、删除、查找 O(log2n)|有序|可重复|
[map](https://github.com/huihut/interview/tree/master/STL#map)|红黑树|插入、删除、查找 O(log2n)|有序|不可重复|
[multimap](https://github.com/huihut/interview/tree/master/STL#multimap)|红黑树|插入、删除、查找 O(log2n)|有序|可重复|
hash_set|hash表|插入、删除、查找 O(1) 最差 O(n)|无序|不可重复|
hash_multiset|hash表|插入、删除、查找 O(1) 最差 O(n)|无序|可重复|
hash_map|hash表|插入、删除、查找 O(1) 最差 O(n)|无序|不可重复|
hash_multimap|hash表|插入、删除、查找 O(1) 最差 O(n)|无序|可重复|
### 算法
算法 | 底层算法 | 时间复杂度 | 可不可重复
---|---|---|---
[find](http://www.cplusplus.com/reference/algorithm/find/)|顺序查找|O(n)|可重复
[sort](https://github.com/gcc-mirror/gcc/blob/master/libstdc++-v3/include/bits/stl_algo.h#L4808)|[内省排序](https://en.wikipedia.org/wiki/Introsort)|O(n*log2n)|可重复
## 数据结构
### 顺序结构
#### 顺序栈（Sequence Stack）
[SqStack.cpp](DataStructure/SqStack.cpp)
顺序栈数据结构和图片
```cpp
typedef struct {
ElemType *elem;
int top;
int size;
int increment;
} SqSrack;
```
队列数据结构
```cpp
typedef struct {
ElemType * elem;
int front;
int rear;
int maxSize;
}SqQueue;
```
非循环队列图片
`SqQueue.rear++`
循环队列图片
`SqQueue.rear = (SqQueue.rear + 1) % SqQueue.maxSize`
顺序表数据结构和图片
```cpp
typedef struct {
ElemType *elem;
int length;
int size;
int increment;
} SqList;
```
链式数据结构
```cpp
typedef struct LNode {
ElemType data;
struct LNode *next;
} LNode, *LinkList;
```
链队列图片
单链表图片
双向链表图片
循环链表图片
线性探测的哈希表数据结构和图片
```cpp
typedef char KeyType;
typedef struct {
KeyType key;
}RcdType;
typedef struct {
RcdType *rcd;
int size;
int count;
bool *tag;
}HashTable;
```
广义表的头尾链表存储表示和图片
```cpp
// 广义表的头尾链表存储表示
typedef enum {ATOM, LIST} ElemTag;
// ATOM==0：原子，LIST==1：子表
typedef struct GLNode {
ElemTag tag;
// 公共部分，用于区分原子结点和表结点
union {
// 原子结点和表结点的联合部分
AtomType atom;
// atom 是原子结点的值域，AtomType 由用户定义
struct {
struct GLNode *hp, *tp;
} ptr;
// ptr 是表结点的指针域，prt.hp 和 ptr.tp 分别指向表头和表尾
} a;
} *GList, GLNode;
```
扩展线性链表存储表示和图片
```cpp
// 广义表的扩展线性链表存储表示
typedef enum {ATOM, LIST} ElemTag;
// ATOM==0：原子，LIST==1：子表
typedef struct GLNode1 {
ElemTag tag;
// 公共部分，用于区分原子结点和表结点
union {
// 原子结点和表结点的联合部分
AtomType atom; // 原子结点的值域
struct GLNode1 *hp; // 表结点的表头指针
} a;
struct GLNode1 *tp;
// 相当于线性链表的 next，指向下一个元素结点
} *GList1, GLNode1;
```
二叉树数据结构
```cpp
typedef struct BiTNode
{
TElemType data;
struct BiTNode *lchild, *rchild;
}BiTNode, *BiTree;
```
二叉树顺序存储图片
二叉树链式存储图片
平衡二叉树图片
B 树、B+ 树图片
八叉树图片
邻接链表|O(\|v\|2)
O(\|v\|+\|E\|)|O(\|v\|2)
O(\|v\|+\|E\|)
[DFS深度优先搜索](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B7%B1%E5%BA%A6%E4%BC%98%E5%85%88%E6%90%9C%E7%B4%A2)|邻接矩阵
邻接链表|O(\|v\|2)
O(\|v\|+\|E\|)|O(\|v\|2)
O(\|v\|+\|E\|)
### 其他算法
算法 |思想| 应用
---|---|---
[分治法](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%88%86%E6%B2%BB%E6%B3%95)|把一个复杂的问题分成两个或更多的相同或相似的子问题，直到最后子问题可以简单的直接求解，原问题的解即子问题的解的合并|[循环赛日程安排问题](https://github.com/huihut/interview/tree/master/Problems/RoundRobinProblem)、排序算法（快速排序、归并排序）
[动态规划](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8A%A8%E6%80%81%E8%A7%84%E5%88%92)|通过把原问题分解为相对简单的子问题的方式求解复杂问题的方法，适用于有重叠子问题和最优子结构性质的问题|[背包问题](https://github.com/huihut/interview/tree/master/Problems/KnapsackProblem)、斐波那契数列
[贪心法](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%B4%AA%E5%BF%83%E6%B3%95)|一种在每一步选择中都采取在当前状态下最好或最优（即最有利）的选择，从而希望导致结果是最好或最优的算法|旅行推销员问题（最短路径问题）、最小生成树、哈夫曼编码
## Problems
### Single Problem
* [Chessboard Coverage Problem（棋盘覆盖问题）](Problems/ChessboardCoverageProblem)
* [Knapsack Problem（背包问题）](Problems/KnapsackProblem)
* [Neumann Neighbor Problem（冯诺依曼邻居问题）](Problems/NeumannNeighborProblem)
* [Round Robin Problem（循环赛日程安排问题）](Problems/RoundRobinProblem)
* [Tubing Problem（输油管道问题）](Problems/TubingProblem)
### Leetcode Problems
* [Github . haoel/leetcode](https://github.com/haoel/leetcode)
* [Github . pezy/LeetCode](https://github.com/pezy/LeetCode)
### 剑指 Offer
* [Github . zhedahht/CodingInterviewChinese2](https://github.com/zhedahht/CodingInterviewChinese2)
* [Github . gatieme/CodingInterviews](https://github.com/gatieme/CodingInterviews)
### Cracking the Coding Interview 程序员面试金典
* [Github . careercup/ctci](https://github.com/careercup/ctci)
* [牛客网 . 程序员面试金典](https://www.nowcoder.com/ta/cracking-the-coding-interview)
### 牛客网
* [牛客网 . 在线编程专题](https://www.nowcoder.com/activity/oj)
## 操作系统
### 进程与线程
对于有线程系统：
* 进程是资源分配的独立单位
* 线程是资源调度的独立单位
对于无线程系统：
* 进程是资源调度、分配的独立单位
#### 进程之间的通信方式以及优缺点
* 管道（PIPE）
* 有名管道：一种半双工的通信方式，它允许无亲缘关系进程间的通信
* 优点：可以实现任意关系的进程间的通信
* 缺点：
1. 长期存于系统中，使用不当容易出错
2. 缓冲区有限
* 无名管道：一种半双工的通信方式，只能在具有亲缘关系的进程间使用（父子进程）
* 优点：简单方便
* 缺点：
1. 局限于单向通信
2. 只能创建在它的进程以及其有亲缘关系的进程之间
3. 缓冲区有限
* 信号量（Semaphore）：一个计数器，可以用来控制多个线程对共享资源的访问
* 优点：可以同步进程
* 缺点：信号量有限
* 信号（Signal）：一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生
* 消息队列（Message Queue）：是消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识
* 优点：可以实现任意进程间的通信，并通过系统调用函数来实现消息发送和接收之间的同步，无需考虑同步问题，方便
* 缺点：信息的复制需要额外消耗 CPU 的时间，不适宜于信息量大或操作频繁的场合
* 共享内存（Shared Memory）：映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问
* 优点：无须复制，快捷，信息量大
* 缺点：
1. 通信是通过将共享空间缓冲区直接附加到进程的虚拟地址空间中来实现的，因此进程间的读写操作的同步问题
2. 利用内存缓冲区直接交换信息，内存的实体存在于计算机中，只能同一个计算机系统中的诸多进程共享，不方便网络通信
* 套接字（Socket）：可用于不同及其间的进程通信
* 优点：
1. 传输数据为字节级，传输数据可自定义，数据量小效率高
2. 传输数据时间短，性能高
3. 适合于客户端和服务器端之间信息实时交互
4. 可以加密,数据安全性强
* 缺点：需对传输的数据进行解析，转化成应用级的数据。
#### 线程之间的通信方式
* 锁机制：包括互斥锁/量（mutex）、读写锁（reader-writer lock）、自旋锁（spin lock）、条件变量（condition）
* 互斥锁/量（mutex）：提供了以排他方式防止数据结构被并发修改的方法。
* 读写锁（reader-writer lock）：允许多个线程同时读共享数据，而对写操作是互斥的。
* 自旋锁（spin lock）与互斥锁类似，都是为了保护共享资源。互斥锁是当资源被占用，申请者进入睡眠状态；而自旋锁则循环检测保持着是否已经释放锁。
* 条件变量（condition）：可以以原子的方式阻塞进程，直到某个特定条件为真为止。对条件的测试是在互斥锁的保护下进行的。条件变量始终与互斥锁一起使用。
* 信号量机制(Semaphore)
* 无名线程信号量
* 命名线程信号量
* 信号机制(Signal)：类似进程间的信号处理
* 屏障（barrier）：屏障允许每个线程等待，直到所有的合作线程都达到某一点，然后从该点继续执行。
线程间的通信目的主要是用于线程同步，所以线程没有像进程通信中的用于数据交换的通信机制
> 进程之间的通信方式以及优缺点来源于：[进程线程面试题总结](http://blog.csdn.net/wujiafei_njgcxy/article/details/77098977)
#### 进程之间私有和共享的资源
* 私有：地址空间、堆、全局变量、栈、寄存器
* 共享：代码段，公共数据，进程目录，进程 ID
#### 线程之间私有和共享的资源
* 私有：线程栈，寄存器，程序寄存器
* 共享：堆，地址空间，全局变量，静态变量
#### 多进程与多线程间的对比、优劣与选择
##### 对比
对比维度 | 多进程 | 多线程 | 总结
---|---|---|---
数据共享、同步|数据共享复杂，需要用 IPC；数据是分开的，同步简单|因为共享进程数据，数据共享简单，但也是因为这个原因导致同步复杂|各有优势
内存、CPU|占用内存多，切换复杂，CPU 利用率低|占用内存少，切换简单，CPU 利用率高|线程占优
创建销毁、切换|创建销毁、切换复杂，速度慢|创建销毁、切换简单，速度很快|线程占优
编程、调试|编程简单，调试简单|编程复杂，调试复杂|进程占优
可靠性|进程间不会互相影响|一个线程挂掉将导致整个进程挂掉|进程占优
分布式|适应于多核、多机分布式；如果一台机器不够，扩展到多台机器比较简单|适应于多核分布式|进程占优
##### 优劣
优劣|多进程|多线程
---|---|---
优点|编程、调试简单，可靠性较高|创建、销毁、切换速度快，内存、资源占用小
缺点|创建、销毁、切换速度慢，内存、资源占用大|编程、调试复杂，可靠性较差
##### 选择
* 需要频繁创建销毁的优先用线程
* 需要进行大量计算的优先使用线程
* 强相关的处理用线程，弱相关的处理用进程
* 可能要扩展到多机分布的用进程，多核分布的用线程
* 都满足需求的情况下，用你最熟悉、最拿手的方式
> 多进程与多线程间的对比、优劣与选择来自：[多线程还是多进程的选择及区别](https://blog.csdn.net/lishenglong666/article/details/8557215)
### Linux 内核的同步方式
#### 原因
在现代操作系统里，同一时间可能有多个内核执行流在执行，因此内核其实象多进程多线程编程一样也需要一些同步机制来同步各执行单元对共享数据的访问。尤其是在多处理器系统上，更需要一些同步机制来同步不同处理器上的执行单元对共享的数据的访问。
#### 同步方式
* 原子操作
* 信号量（semaphore）
* 读写信号量（rw_semaphore）
* 自旋锁（spinlock）
* 大内核锁（BKL，Big Kernel Lock）
* 读写锁（rwlock）
* 大读者锁（brlock-Big Reader Lock）
* 读-拷贝修改(RCU，Read-Copy Update)
* 顺序锁（seqlock）
> 来自：[Linux 内核的同步机制，第 1 部分](https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-synch/part1/)、[Linux 内核的同步机制，第 2 部分](https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-synch/part2/)
### 死锁
#### 原因
* 系统资源不足
* 资源分配不当
* 进程运行推进顺序不合适
#### 产生条件
* 互斥
* 请求和保持
* 不剥夺
* 环路
#### 预防
* 打破互斥条件：改造独占性资源为虚拟资源，大部分资源已无法改造。
* 打破不可抢占条件：当一进程占有一独占性资源后又申请一独占性资源而无法满足，则退出原占有的资源。
* 打破占有且申请条件：采用资源预先分配策略，即进程运行前申请全部资源，满足则运行，不然就等待，这样就不会占有且申请。
* 打破循环等待条件：实现资源有序分配策略，对所有设备实现分类编号，所有进程只能采用按序号递增的形式申请资源。
* 有序资源分配法
* 银行家算法
### 文件系统
* Windows：FCB 表 + FAT + 位图
* Unix：inode + 混合索引 + 成组链接
### 主机字节序与网络字节序
#### 主机字节序（CPU 字节序）
##### 概念
主机字节序又叫 CPU 字节序，其不是由操作系统决定的，而是由 CPU 指令集架构决定的。主机字节序分为两种：
* 大端字节序（Big Endian）：高序字节存储在低位地址，低序字节存储在高位地址
* 小端字节序（Little Endian）：高序字节存储在高位地址，低序字节存储在低位地址
##### 存储方式
32 位整数 `0x12345678` 是从起始位置为 `0x00` 的地址开始存放，则：
内存地址 | 0x00 | 0x01 | 0x02 | 0x03
---|---|---|---|---
大端|12|34|56|78
小端|78|56|34|12
大端小端图片
判断大端小端
可以这样判断自己 CPU 字节序是大端还是小端：
```cpp
#include
using namespace std;
int main()
{
int i = 0x12345678;
if (*((char*)&i) == 0x12)
cout << "大端" << endl;
else
cout << "小端" << endl;
return 0;
}
```
利用可变窗口进行流量控制
TCP的拥塞控制图
TCP 有限状态机图片
使用 CLion 编写共享库
创建一个名为 MySharedLib 的共享库
CMakeLists.txt
```cmake
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(MySharedLib)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)
add_library(MySharedLib SHARED library.cpp library.h)
```
library.h
```cpp
#ifndef MYSHAREDLIB_LIBRARY_H
#define MYSHAREDLIB_LIBRARY_H
// 打印 Hello World!
void hello();
// 使用可变模版参数求和
template
T sum(T t)
{
return t;
}
template
T sum(T first, Types ... rest)
{
return first + sum(rest...);
}
#endif
```
library.cpp
```cpp
#include
#include "library.h"
void hello() {
std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
}
```
使用 CLion 调用共享库
创建一个名为 TestSharedLib 的可执行项目
CMakeLists.txt
```cmake
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(TestSharedLib)
# C++11 编译
set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)
# 头文件路径
set(INC_DIR /home/xx/code/clion/MySharedLib)
# 库文件路径
set(LIB_DIR /home/xx/code/clion/MySharedLib/cmake-build-debug)
include_directories(${INC_DIR})
link_directories(${LIB_DIR})
link_libraries(MySharedLib)
add_executable(TestSharedLib main.cpp)
# 链接 MySharedLib 库
target_link_libraries(TestSharedLib MySharedLib)
```
main.cpp
```cpp
#include
#include "library.h"
using std::cout;
using std::endl;
int main() {
hello();
cout << "1 + 2 = " << sum(1,2) << endl;
cout << "1 + 2 + 3 = " << sum(1,2,3) << endl;
return 0;
}
```
执行结果
```
Hello, World!
1 + 2 = 3
1 + 2 + 3 = 6
```
_tWinMain 与 _tmain 函数声明
```cpp
Int WINAPI _tWinMain(
HINSTANCE hInstanceExe,
HINSTANCE,
PTSTR pszCmdLine,
int nCmdShow);
int _tmain(
int argc,
TCHAR *argv[],
TCHAR *envp[]);
```
DllMain 函数
```cpp
BOOL WINAPI DllMain(HINSTANCE hinstDLL, DWORD fdwReason, LPVOID lpvReserved)
{
switch(fdwReason)
{
case DLL_PROCESS_ATTACH:
// 第一次将一个DLL映射到进程地址空间时调用
// The DLL is being mapped into the process' address space.
break;
case DLL_THREAD_ATTACH:
// 当进程创建一个线程的时候，用于告诉DLL执行与线程相关的初始化（非主线程执行）
// A thread is bing created.
break;
case DLL_THREAD_DETACH:
// 系统调用 ExitThread 线程退出前，即将终止的线程通过告诉DLL执行与线程相关的清理
// A thread is exiting cleanly.
break;
case DLL_PROCESS_DETACH:
// 将一个DLL从进程的地址空间时调用
// The DLL is being unmapped from the process' address space.
break;
}
return (TRUE); // Used only for DLL_PROCESS_ATTACH
}
```
LoadLibrary、LoadLibraryExA、LoadPackagedLibrary、FreeLibrary、FreeLibraryAndExitThread 函数声明
```cpp
// 载入库
HMODULE WINAPI LoadLibrary(
_In_ LPCTSTR lpFileName
);
HMODULE LoadLibraryExA(
LPCSTR lpLibFileName,
HANDLE hFile,
DWORD dwFlags
);
// 若要在通用 Windows 平台（UWP）应用中加载 Win32 DLL，需要调用 LoadPackagedLibrary，而不是 LoadLibrary 或 LoadLibraryEx
HMODULE LoadPackagedLibrary(
LPCWSTR lpwLibFileName,
DWORD Reserved
);
// 卸载库
BOOL WINAPI FreeLibrary(
_In_ HMODULE hModule
);
// 卸载库和退出线程
VOID WINAPI FreeLibraryAndExitThread(
_In_ HMODULE hModule,
_In_ DWORD dwExitCode
);
```
GetProcAddress 函数声明
```cpp
FARPROC GetProcAddress(
HMODULE hInstDll,
PCSTR pszSymbolName // 只能接受 ANSI 字符串，不能是 Unicode
);
```
LoadLibrary 与 FreeLibrary 流程图
##### LoadLibrary
##### FreeLibrary
DLL 库的编写（导出一个 DLL 模块）
DLL 头文件
```cpp
// MyLib.h
#ifdef MYLIBAPI
// MYLIBAPI 应该在全部 DLL 源文件的 include "Mylib.h" 之前被定义
// 全部函数/变量正在被导出
#else
// 这个头文件被一个exe源代码模块包含，意味着全部函数/变量被导入
#define MYLIBAPI extern "C" __declspec(dllimport)
#endif
// 这里定义任何的数据结构和符号
// 定义导出的变量（避免导出变量）
MYLIBAPI int g_nResult;
// 定义导出函数原型
MYLIBAPI int Add(int nLeft, int nRight);
```
DLL 源文件
```cpp
// MyLibFile1.cpp
// 包含标准Windows和C运行时头文件
#include
// DLL源码文件导出的函数和变量
#define MYLIBAPI extern "C" __declspec(dllexport)
// 包含导出的数据结构、符号、函数、变量
#include "MyLib.h"
// 将此DLL源代码文件的代码放在此处
int g_nResult;
int Add(int nLeft, int nRight)
{
g_nResult = nLeft + nRight;
return g_nResult;
}
```
DLL 库的使用（运行时动态链接 DLL）
```cpp
// A simple program that uses LoadLibrary and
// GetProcAddress to access myPuts from Myputs.dll.
#include
#include
typedef int (__cdecl *MYPROC)(LPWSTR);
int main( void )
{
HINSTANCE hinstLib;
MYPROC ProcAdd;
BOOL fFreeResult, fRunTimeLinkSuccess = FALSE;
// Get a handle to the DLL module.
hinstLib = LoadLibrary(TEXT("MyPuts.dll"));
// If the handle is valid, try to get the function address.
if (hinstLib != NULL)
{
ProcAdd = (MYPROC) GetProcAddress(hinstLib, "myPuts");
// If the function address is valid, call the function.
if (NULL != ProcAdd)
{
fRunTimeLinkSuccess = TRUE;
(ProcAdd) (L"Message sent to the DLL function\n");
}
// Free the DLL module.
fFreeResult = FreeLibrary(hinstLib);
}
// If unable to call the DLL function, use an alternative.
if (! fRunTimeLinkSuccess)
printf("Message printed from executable\n");
return 0;
}
```