C/C++开发工程师面试题整理（二）——操作系统进程、线程

末蓝、 2022-12-07 12:47 166阅读 0赞

### 进程和线程的区别（2020兴业数金、泰隆银行面试题） ###

> 答：1.进程是资源分配的最小单位，线程是程序执行的最小单位。
> 
> 2.进程有自己独立的地址空间；线程没有，线程使用相同的地址空间共享数据
> 
> 3.线程占用的资源较小，CPU切换线程花费小。
> 
> 4.多进程的程序更安全，一个进程死掉不会对另一个进程造成影响；多线程的程序不容易维护，一个线程死掉，整个进程就死掉了。
> 
> 5.线程之间通信更方便，同一个进程下，线程共享全局变量，静态变量等数据，进程之间的通信需要以通信的方式进行。

### 什么是线程独享的（2020年海信面试题） ###

> 答：独享的资源有
> 
> a. 栈 栈是独享的
> 
> b. 寄存器 这个可能会误解，因为电脑的寄存器是物理的，每个线程去取值难道不一样吗？其实线程里存放的是副本，包括程序计数器PC
> 
> c.状态字

### 线程共享了什么 ###

> 答：线程共享了
> 
> a. 堆 由于堆是在进程空间中开辟出来的，所以它是理所当然地被共享的；因此new出来的都是共享的（16位平台上分全局堆和局部堆，局部堆是独享的）
> 
> b. 全局变量 它是与具体某一函数无关的，所以也与特定线程无关；因此也是共享的
> 
> c. 静态变量虽然对于局部变量来说，它在代码中是“放”在某一函数中的，但是其存放位置和全局变量一样，存于堆中开辟的.bss和.data段，是共享的
> 
> d. 文件等公用资源 这个是共享的，使用这些公共资源的线程必须同步。Win32 提供了几种同步资源的方式，包括信号、临界区、事件和互斥体。

### 信号量介绍一下（2020泰隆银行） ###

> 答：信号量是用于进程间通信的方式之一，信号量的本质是计数器，通过信号量控制进程对临界资源的互斥访问。
> 
> 信号量的初始值，代表资源的数量。
> 
> 作用：控制多个进程对临界资源的访问，使程序在同一个时刻，只有一个进程访问临界资源（进行进程间同步控制）。
> 
> 原理就是控制程序的执行速度。
> 
> 信号量对应两个PV操作，P操作就是上锁，V操作就是解锁
> 
> P操作： V操作：
> 
> 上锁(） 解锁（）
> 
> ｛ ｛
> 
> 计数器-- 计数器++
> 
> if(计数器<0) if（计数器<=）
> 
> ｛ ｛
> 
> 进入阻塞状态 唤醒阻塞队列
> 
> 放入阻塞队列 ｝
> 
> ｝ ｝
> 
> ｝

### 多线程的通信与同步（2020小米面试） ###

> 答：在 Windows 系统中线程之间的通信有两种方式
> 
>  *  使用全局变量进行通信
>  *  使用自定义消息进行通信
> 
> 属于同一进程的线程协调一致的工作就是线程间的同步
> 
> 在多线程环境里，需要对线程进行同步。常用的同步对象有临界区（Critical Section）、互斥（Mutex）、信号量（Semaphore）和事件（event）等。用于解决线程访问顺序引发的问题。需要同步的情况可以从以下两方面考虑：
> 
>  *  同时访问同一内存空间时发生的情况。
>  *  需要指定访问同一内存空间的线程执行顺序的情况。
> 
> **1.临界区 critical section**
> 
> 临界区的使用规则和互斥量完全相同，互斥用在线程之间，临界区除了线程还可以用在进程之间。
> 
> **2.互斥Mutex**
> 
> 下面介绍互斥量的使用方法（基于 Windows，Linux 系统下步骤也是一样的）
> 
>  *  定义 CMutex 类的一个全局对象（以使各个线程均能访问），如
> 
> CMutex mutex;
> 
>  *  在访问临界区之前，调用 mutex 类的成员 Lock()获得临界区
> 
> mutex.Lock();
> 
>  *  在本线程中访问临界区中的共享资源
>  *  访问临界区完毕后，使用CMutex 的成员函数 UnLock()来释放临界区。
> 
> mutex.UnLock();
> 
> **3.信号量**
> 
> 信号量的使用方法也和互斥量相同
> 
> **4.事件**
> 
> 事件同步对象与前2 种同步方法相比有很大不同，区别就在于，该方式下创建对象时，可以在自动以 non-signaled 状态运行的 auto-reset 模式和与之相反的 manual-reset 模式汇总任选其一。而事件对象的主要特点是可以创建 manual-reset 模式的对象。

### 谈谈C++内存管理（2020小米面试） ###

> 以Linux 32位平台为例，进程有4GB大小的虚拟地址空间，其中1GB留给系统内核，3GB是进程自身拥有。一个进程大致的内存布局如下图所示。

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> **栈（Stack）：**局部变量，函数参数等存储在该区，由编译器自动分配和释放.栈属于计算机系统的数据结构，进栈出栈有相应的计算机指令支持，而且分配专门的寄存器存储栈的地址，效率分高，内存空间是连续的，但栈的内存空间有限。
> 
> **堆(Heap)**：需要程序员手动分配和释放（new,delete），属于动态分配方式。内存空间几乎没有限制，内存空间不连续，因此会产生内存碎片。操作系统有一个记录空间内存的链表，当收到内存申请时遍历链表，找到第一个空间大于申请空间的堆节点，将该节点分配给程序，并将该节点从链表中删除。一般，系统会在该内存空间的首地址处记录本次分配的内存大小，用于delete释放该内存空间。
> 
> **全局/静态存储区**:全局变量，静态变量分配到该区，到程序结束时自动释放，包括DATA段（全局初始化区）与BBS段（全局未初始化段）。其中，初始化的全局变量和静态变量存放在DATA段，未初始化的全局变量和静态变量存放在BBS段。BBS段特点：在程序执行前BBS段自动清零，所以未初始化的全局变量和静态变量在程序执行前已经成为0.
> 
> **文字常量区**：存放常量，而且不允许修改。程序结束后由系统释放。
> 
> **程序代码区**：存放程序的二进制代码

### **未初始化的全局变量存储在哪里（2020海信面试题）** ###

int \*p;

int max(int x,int y)

\{...\}

> 答：p是全局变量，但未初始化，因此存放在BSS段中。
> 
> BSS段（bss segment）通常是指用来存放程序中未初始化的全局变量的一块内存区域。BSS是英文Block Started by Symbol的简称。BSS段属于静态内存分配。

### 局部变量存储在内存哪里（不包括static修饰的） ###

> 答：局部变量存储在栈中。栈(stack)：栈又称堆栈， 是用户存放程序临时创建的局部变量，也就是说我们函数括弧“\{\}”中定义的变量（但不包括static声明的变量，static意味着在数据段中存放变量）

### code segment存储的是什么 ###

> 答：代码段：代码段（code segment/text segment）通常是指用来存放程序执行代码的一块内存区域。这部分区域的大小在程序运行前就已经确定，并且内存区域通常属于只读, 某些架构也允许代码段为可写，即允许修改程序。在代码段中，也有可能包含一些只读的常数变量，例如字符串常量等。

### malloc申请的内存存储在哪个地方 ###

> 答：动态内存分配的地址存储在堆中。堆（heap）：堆是用于存放进程运行中被动态分配的内存段，它的大小并不固定，可动态扩张或缩减。当进程调用malloc等函数分配内存时，新分配的内存就被动态添加到堆上（堆被扩张）；当利用free等函数释放内存时，被释放的内存从堆中被剔除（堆被缩减）。除此以外，在函数被调用时，其参数也会被压入发起调用的进程栈中，并且待到调用结束后，函数的返回值也会被存放回栈中。由于栈的先进先出特点，所以栈特别方便用来保存/恢复调用现场。从这个意义上讲，我们可以把堆栈看成一个寄存、交换临时数据的内存区。

### **栈和堆的区别（2020泰隆银行面试）** ###

> 答：1.栈在执行期间编译器自动分配，编译器用它实现函数调用，调用函数时，栈增长，函数返回时栈收缩。
> 
> 而堆是程序员手动分配和释放，申请内存用malloc释放用free。
> 
> 2.栈是高地址向低地址增长；堆是向高地址增长。
> 
> 3.栈有栈溢出。堆有堆溢出。

## 什么是栈溢出，何时发生栈内存溢出？（2020招商金融科技面试题） ##

> 对于一台服务器而言，每一个用户请求，都会产生一个线程来处理这个请求，每一个线程对应着一个栈，栈会分配内存，此时如果请求过多，这时候内存不够了，就会发生栈内存溢出。
> 
> 什么时候会发生栈溢出？栈溢出是指不断的调用方法，不断的压栈，最终超出了栈允许的栈深度，就会发生栈溢出，比如递归操作没有终止，死循环。

### 什么是内存泄漏？怎么产生的？如何检测？ ###

> 答：简单地说就是申请了一块内存空间，使用完毕后没有释放掉。它的一般表现方式是程序运行时间越长，占用内存越多，最终用尽全部内存，整个系统崩溃。由程序申请的一块内存，且没有任何一个指针指向它，那么这块内存就泄露了。
> 
> 2、如何检测内存泄露
> 
> 第一：良好的编码习惯，尽量在涉及内存的程序段，检测出内存泄露。当程式稳定之后，在来检测内存泄露时，无疑增加了排除的困难和复杂度。使用了内存分配的函数，一旦使用完毕,要记得要使用其相应的函数释放掉。
> 
> 第二：将分配的内存的指针以链表的形式自行管理，使用完毕之后从链表中删除，程序结束时可检查改链表。
> 
> 第三：Boost 中的smart pointer。
> 
> 第四：一些常见的工具插件，如ccmalloc、Dmalloc、Leaky等等。

### 进程之间进行通信的方式有几种，它们分别是什么？ ###

> 答： **1.管道( pipe )**：管道是一种半双工bai的通信方式，数据只du能单向流动，而且只zhi能在具有亲缘关系的进程dao间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。
> 
> **2.** **有名管道 (named pipe)** ： 有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。  
> **3. 信号量( semophore )**： 信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。
> 
> **4. 消息队列( message queue ) ：** 消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。  
> **5. 信号 ( sinal ) ：** 信号是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。
> 
> **6. 共享内存( shared memory ) ：**共享内存就是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。共享内存是最快的 IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号两，配合使用，来实现进程间的同步和通信。  
> **7. 套接字( socket ) ：** 套解口也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同及其间的进程通信

### 如何杀死进程 ###

> 答：在linux系统中，先通过ps命令查找进程对应的进程ID，然后通过kill命令杀死这个进程

### 线程什么情况下会死锁（2020年恒生笔试） ###

> 答：多个线程竞争多个资源

### 全局变量存放在哪里，局部变量存储在哪里（中兴面试题2020） ###

> 答：全局变量、静态全局变量和静态局部变量都存放在内存的静态存储区域，局部变量存放在内存的栈区
> 
> 注：程序中动态分配的空间，如malloc分配的空间位于堆中

### 动态分配内存可能发生的问题是什么？ ###

> 答：1.动态内存是由malloc函数进行申请的内存；
> 
> 2.C语言没有自动回收机制，不能自动回收无用垃圾；动态分配内存需要用完后释放掉
> 
> 3.在程序中使用free释放内存空间。

### int \*p=null;int max(int x,int y)\{...\} ###

### 请问指针p地址空间存储在哪里**(2020年海信面试题）** ###

> 答：p是全局变量，并且已经初始化，存放在数据段（data segment）.
> 
> 数据段属于静态内存分配。

###  ###

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