一次Linux C++面试问题笔记

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子进程会继承父进程哪些数据

fork()会产生一个和父进程完全相同的子进程,但子进程在此后多会exec系统调用,出于效率考虑,linux中引入了“写时复制“技术,只有进程空间的各段的内容要发生变化时,才会将父进程的内容复制一份给子进程。
在fork之后exec之前两个进程用的是相同的物理空间(内存区),子进程的代码段、数据段、堆栈都是指向父进程的物理空间,也就是说,两者的虚拟空间不同,但其对应的物理空间是同一个。
1、如果不exec,内核会给子进程的数据段、堆栈段分配相应的物理空间(至此两者有各自的进程空间,互不影响),而代码段继续共享父进程的物理空间(两者的代码完全相同)。
2、如果exec,由于两者执行的代码不同,子进程的代码段也会分配单独的物理空间。

每个进程都有自己的虚拟地址空间,不同进程的相同的虚拟地址显然可以对应不同的物理地址。因此地址相同(虚拟地址)而值不同没什么奇怪。
例如父进程malloc的指针指向0x12345678, fork 后,子进程中的指针也是指向0x12345678,但是这两个地址都是虚拟内存地址 (virtual memory),经过内存地址转换后所对应的 物理地址是不一样的。所以两个进城中的这两个地址相互之间没有任何关系。

linux为了提高 fork 的效率,采用了 copy-on-write 技术,fork后,这两个虚拟地址实际上指向相同的物理地址(内存页),只有任何一个进程试图修改这个虚拟地址里的内容前,两个虚拟地址才会指向不同的物理地址(新的物理地址的内容从原物理地址中复制得到)

c++容器底层的数据结构

Vector :其底层数据结构是数组,新建的Vector会分配一片连续的内存空间.

map与multimap : 这两个关联容器的底层数据结构均为红黑树,map与multimapdoi是STL中的关联容器、提供一对一key-value的数据处理能力; map与multimap的区别在于,multimap允许关键字重复,而map不允许重复。

set与multiset set与multiset有序存储元素,这两种容器的底层实现与map一样都是红黑树,所以能实现O(lgn)的查找,插入,删除操作。
set与multiset的区别在于是否允许重复;

priority_queue 堆,二叉树里面唯一记得也写过的数据结构但人家不问- -,,一种完全二叉树的结构来维护一组数据,然后进行相关操作,一般的操作进行一次的时间复杂度在O(1)~O(logn)之间。
若设二叉树的深度为h,除第 h 层外,其它各层 (1~h-1) 的结点数都达到最大个数,第 h 层所有的结点都连续集中在最左边,这就是完全二叉树。
Alt text

堆又分大小堆:就是保证根节点是所有数据中最大/小,并且尽力让大/小的节点在上方,优先队列即是这种结构.

list 底层数据结构为双向链表,特点是支持快速的增删。
queue 单向队列,为先入先出原则。
deque 双向队列,其对比queue可以实现在头尾两端高效的插入和删除操作。

select、poll、epoll的区别

epoll没用过,还真不知道他们有什么区别。只知道poll相比select没有文件描述符的限制。

select/poll采用轮询的方式扫描文件描述符,文件描述符数量越多,性能越差;单个进程能够监视的文件描述符的数量存在最大限制,通常是1024,(在linux内核头文件中,有这样的定义:#define __FD_SETSIZE 1024),当然可以更改数量,
内核 / 用户空间内存拷贝问题,select需要复制大量的句柄数据结构,产生巨大的开销;
select返回的是含有整个句柄的数组,应用程序需要遍历整个数组才能发现哪些句柄发生了事件;
select的触发方式是水平触发,应用程序如果没有完成对一个已经就绪的文件描述符进行IO操作,那么之后每次select调用还是会将这些文件描述符通知进程。
相比select模型,poll使用链表保存文件描述符,因此没有了监视文件数量的限制,但其他三个缺点依然存在。

拿select模型为例,假设我们的服务器需要支持100万的并发连接,则在__FD_SETSIZE 为1024的情况下,则我们至少需要开辟1k个进程才能实现100万的并发连接。除了进程间上下文切换的时间消耗外,从内核/用户空间大量的无脑内存拷贝、数组轮询等,是系统难以承受的。因此,基于select模型的服务器程序,要达到10万级别的并发访问,是一个很难完成的任务。

epoll由于epoll的实现机制与select/poll机制完全不同,上面所说的 select的缺点在epoll上不复存在。

设想一下如下场景:有100万个客户端同时与一个服务器进程保持着TCP连接。而每一时刻,通常只有几百上千个TCP连接是活跃的(事实上大部分场景都是这种情况)。如何实现这样的高并发?

在select/poll时代,服务器进程每次都把这100万个连接告诉操作系统(从用户态复制句柄数据结构到内核态),让操作系统内核去查询这些套接字上是否有事件发生,轮询完后,再将句柄数据复制到用户态,让服务器应用程序轮询处理已发生的网络事件,这一过程资源消耗较大,因此,select/poll一般只能处理几千的并发连接。

epoll的设计和实现与select完全不同。epoll通过在Linux内核中申请一个简易的文件系统(文件系统一般用什么数据结构实现?B+树)。把原先的select/poll调用分成了3个部分:

1)调用epoll_create()建立一个epoll对象(在epoll文件系统中为这个句柄对象分配资源)

2)调用epoll_ctl向epoll对象中添加这100万个连接的套接字

3)调用epoll_wait收集发生的事件的连接

如此一来,要实现上面说是的场景,只需要在进程启动时建立一个epoll对象,然后在需要的时候向这个epoll对象中添加或者删除连接。同时,epoll_wait的效率也非常高,因为调用epoll_wait时,并没有一股脑的向操作系统复制这100万个连接的句柄数据,内核也不需要去遍历全部的连接。

参考资料 :深度理解select、poll和epoll

Makefile如何输出调试信息

1、输出打印信息的方法是: ( i n f o , x x x x x ) (info, xxxxx), (warning xxxxx),$(error xxxxx)
例如 $(info, “here add the debug info”).

2、输出打印变量值的方法是:$(warning $(XXX))
例如 $(info, $(ROOT_DIR) )

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