面试相关知识整理(虚函数表,共享内存)

C++中的虚函数的作用主要是实现了多态的机制。关于多态,简而言之就是用父类型别的指针指向其子类的实例,然后通过父类的指针调用实际子类的成员函数。这种技术可以让父类的指针有“多种形态”,这是一种泛型技术。所谓泛型技术,说白了就是试图使用不变的代码来实现可变的算法。比如:模板技术,RTTI技术,虚函数技术,要么是试图做到在编译时决议,要么试图做到运行时决议。
虚函数是由虚函数表实现的
在这个表中,主是要一个类的虚函数的地址表,这张表解决了继承、覆盖的问题,保证其容真实反应实际的函数。
简单地说,每一个含有虚函数(无论是其本身的,还是继承而来的)的类都至少有一个与之对应的虚函数表,其中存放着该类所有的虚函数对应的函数指针。例
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其中:

B的虚函数表中存放着B::foo和B::bar两个函数指针。
D的虚函数表中存放的既有继承自B的虚函数B::foo,又有重写(override)了基类虚函数B::bar的D::bar,还有新增的虚函数D::quz。

从编译器的角度来说,B的虚函数表很好构造,D的虚函数表构造过程相对复杂。下面给出了构造D的虚函数表的一种方式(仅供参考):
面试相关知识整理(虚函数表,共享内存)_第2张图片
先拷贝基类的虚函数表再,再重写的时候覆盖已经创建的虚函数表。
当一个类继承多个类,且多个基类都有虚函数时,子类对象中将包含多个虚函数表的指针(即多个vptr),例:
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(来自https://www.cnblogs.com/malecrab/p/5572730.html)
C++ 多态有两种实现方式:
多态的实现:
(1)编译时的多态性。编译时的多态性是通过重载来实现的。对于非虚的成员来说。系统在编译时,根据传递的参数、返回的类型等信息决定实现何种操作。

(2)运行时的多态性。运行时的多态性就是直到系统运行时,才根据实际情况决定实现何种操作。C++中,运行时的多态性通过虚函数实现。

共享内存:(https://www.cnblogs.com/wuyepeng/p/9748889.html)
共享内存就是允许两个或多个进程共享一定的存储区,因为数据不需要在客户机和服务器端之间复制,数据直接写到内存,不用若干次数据拷贝,所以这是最快的一种IPC
注:共享内存没有任何的同步与互斥机制,所以要使用信号量来实现对共享内存的存取的同步。
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共享内存特点和优势
当中共享内存的大致原理相信我们可以看明白了,就是让两个进程地址通过页表映射到同一片物理地址以便于通信,你可以给一个区域里面写入数据,理所当然你就可以从中拿取数据,这也就构成了进程间的双向通信,而且共享内存是IPC通信当中传输速度最快的通信方式没有之一,理由很简单,客户进程和服务进程传递的数据直接从内存里存取、放入,数据不需要在两进程间复制,没有什么操作比这简单了。再者用共享内存进行数据通信,它对数据也没啥限制。

最后就是共享内存的生命周期随内核。即所有访问共享内存区域对象的进程都已经正常结束,共享内存区域对象仍然在内核中存在(除非显式删除共享内存区域对象),在内核重新引导之前,对该共享内存区域对象的任何改写操作都将一直保留;简单地说,共享内存区域对象的生命周期跟系统内核的生命周期是一致的,而且共享内存区域对象的作用域范围就是在整个系统内核的生命周期之内。

缺陷

但是,共享内存也并不完美,共享内存并未提供同步机制,也就是说,在一个服务进程结束对共享内存的写操作之前,并没有自动机制可以阻止另一个进程(客户进程)开始对它进行读取。这明显还达不到我们想要的,我们不单是在两进程间交互数据,还想实现多个进程对共享内存的同步访问,这也正是使用共享内存的窍门所在。基于此,我们通常会用平时常谈到和用到 信号量来实现对共享内存同步访问控制。

多进程的信号量:(https://blog.csdn.net/skyroben/article/details/72513985)
信号量本质上是一个计数器(不设置全局变量是因为进程间是相互独立的,而这不一定能看到,看到也不能保证++引用计数为原子操作),用于多进程对共享数据对象的读取,它和管道有所不同,它不以传送数据为主要目的,它主要是用来保护共享资源(信号量也属于临界资源),使得资源在一个时刻只有一个进程独享。

二元信号量
二元信号量(Binary Semaphore)是最简单的一种锁(互斥锁),它只用两种状态:占用与非占用。所以它的引用计数为1。

进程如何获得共享资源
(1)测试控制该资源的信号量
(2)信号量的值为正,进程获得该资源的使用权,进程将信号量减1,表示它使用了一个资源单位
(3)若此时信号量的值为0,则进程进入挂起状态(进程状态改变),直到信号量的值大于0,若进程被唤醒则返回至第一步。
注:信号量通过同步与互斥保证访问资源的一致性。

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