开发面试题汇总 二

面试题汇总 二

1、C++类型转换了解吗？区别？dynamic_cast是如何实现向下类型转换安全的？

c++ 四种强制类型转换介绍
const_cast 、 static_cast 、 dynamic_cast、 reinterpret_cast

1. C风格的强制转换
C风格的强制转换(Type Cast)容易理解,不管什么类型的转换都可以使用使用下面的方式.

TypeName b = (TypeName)a;

当然,C++也是支持C风格的强制转换,但是C风格的强制转换可能带来一些隐患,让一些问题难以察觉.所以C++提供了一组可以用在不同场合的强制转换的函数.
2. C++ 四种强制转换类型函数
2.1 const_cast
1、常量指针被转化成非常量的指针，并且仍然指向原来的对象；
2、常量引用被转换成非常量的引用，并且仍然指向原来的对象；
3、const_cast一般用于修改指针。如const char *p形式。

    // 常量化数组指针
    const int*c_ptr = ary;
    //c_ptr[1] = 233;   //error

    // 通过const_cast 去常量
    int *ptr = const_cast<int*>(c_ptr);

2.2 static_cast
1、static_cast 作用和C语言风格强制转换的效果基本一样，由于没有运行时类型检查来保证转换的安全性，所以这类型的强制转换和C语言风格的强制转换都有安全隐患。
2、用于类层次结构中基类（父类）和派生类（子类）之间指针或引用的转换。**注意：**进行上行转换（把派生类的指针或引用转换成基类表示）是安全的；进行下行转换（把基类指针或引用转换成派生类表示）时，由于没有动态类型检查，所以是不安全的。
3、用于基本数据类型之间的转换，如把int转换成char，把int转换成enum。这种转换的安全性需要开发者来维护。
4、static_cast不能转换掉原有类型的const、volatile、或者 __unaligned属性。(前两种可以使用const_cast 来去除)
5、在c++ primer 中说道：c++ 的任何的隐式转换都是使用 static_cast 来实现。

/* 常规的使用方法 */
float f_pi=3.141592f
int   i_pi=static_cast<int>(f_pi); /// i_pi 的值为 3

/* class 的上下行转换 */
class Base{
    // something
};
class Sub:public Base{
    // something
}

//  上行 Sub -> Base
//编译通过，安全
Sub sub;
Base *base_ptr = static_cast<Base*>(&sub);  

//  下行 Base -> Sub
//编译通过，不安全
Base base;
Sub *sub_ptr = static_cast<Sub*>(&base);    

2.3 dynamic_cast
dynamic_cast强制转换,应该是这四种中最特殊的一个,因为他涉及到面向对象的多态性和程序运行时的状态,也与编译器的属性设置有关.所以不能完全使用C语言的强制转换替代,它也是最常有用的,最不可缺少的一种强制转换.
2.4 reinterpret_cast
reinterpret_cast是强制类型转换符用来处理无关类型转换的，通常为操作数的位模式提供较低层次的重新解释！但是他仅仅是重新解释了给出的对象的比特模型，并没有进行二进制的转换！
他是用在任意的指针之间的转换，引用之间的转换，指针和足够大的int型之间的转换，整数到指针的转换。

2 用户态和内核态。为什么要有内核态？如何从用户态转到内核态？

用户态和内核态的概念：
一般的操作系统对执行权限进行分级，分别为用保护态和内核态。用户态相较于内核态有较低的执行权限，很多操作是不被操作系统允许的，原因简单来说就是用户态出现问题（自己写的bug），也不能让操作系统崩溃呀。当一个进程在执行用户自己的代码时处于用户运行态（用户态），此时特权级最低，为3级，是普通的用户进程运行的特权级，大部分用户直接面对的程序都是运行在用户态。
用户运行一个程序，该程序创建的进程开始时运行自己的代码，处于用户态。如果要执行文件操作、网络数据发送等操作必须通过write、send等系统调用，这些系统调用会调用内核的代码。进程会切换到Ring0，然后进入3G-4G中的内核地址空间去执行内核代码来完成相应的操作。内核态的进程执行完后又会切换到Ring3，回到用户态。

为什么要有内核态？
没有这种内核态和用户态之分，程序随随便便就能访问硬件资源，比如说分配内存，程序能随意的读写所有的内存空间，如果程序员一不小心将不适当的内容写到了不该写的地方，就很可能导致系统崩溃。用户程序是不可信的，不管程序员是有意的还是无意的，都很容易将系统干到崩溃。原因简单来说就是用户态出现问题（自己写的bug），也不能让操作系统崩溃呀。

如何从用户态转到内核态？
（1）系统调用
这是用户态进程主动要求切换到内核态的一种方式。用户态进程通过系统调用申请使用操作系统提供的服务程序完成工作。
（2）异常
当cpu在执行运行在用户态下的程序时，发生了一些没有预知的异常，这时会触发由当前运行进程切换到处理此异常的内核相关进程中，也就是切换到了内核态，如缺页异常。
（3）外围设备的中断
当外围设备完成用户请求的操作后，会向CPU发出相应的中断信号，这时CPU会暂停执行下一条即将要执行的指令而转到与中断信号对应的处理程序去执行，如果前面执行的指令时用户态下的程序，那么转换的过程自然就会是 由用户态到内核态的切换。如硬盘读写操作完成，系统会切换到硬盘读写的中断处理程序中执行后边的操作等

用户态到内核态具体的切换步骤：
（1）从当前进程的描述符中提取其内核栈的ss0及esp0信息。

（2）使用ss0和esp0指向的内核栈将当前进程的cs,eip,eflags,ss,esp信息保存起来，这个过程也完成了由用户栈到内核栈的切换过程，同时保存了被暂停执行的程序的下一条指令。

（3）将先前由中断向量检索得到的中断处理程序的cs,eip信息装入相应的寄存器，开始执行中断处理程序，这时就转到了内核态的程序执行了。

3 http和tcp关系，网络分为哪几层，http在哪层？为什么分层

http和tcp关系：
HTTP是在TCP之上， 它负责在发送端“生成针对目标Web服务器的HTTP请求报文”和在接收端“对对Web服务器请求的内容进行处理”，传输功能是由TCP完成的，HTTP只是为传输做好了前期准备，即“传达”一份将要拿去传输的东西让TCP去传输，所以将transfer翻译成“传达”会比较合适。而在网络原理中，“传输”是对另一个词的翻译：transport。

OSI分层 （7层）：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
TCP/IP分层（4层）：网络接口层、 网际层、运输层、 应用层。
五层协议 （5层）：物理层、数据链路层、网络层、运输层、 应用层。

为什么计算机网络要采用分层结构？
**1）各层之间相互独立：**高层是不需要知道底层的功能是采取硬件技术来实现的，它只需要知道通过与底层的接口就可以获得所需要的服务；解耦合。
**2）灵活性好：**各层都可以采用最适当的技术来实现，例如某一层的实现技术发生了变化，用硬件代替了软件，只要这一层的功能与接口保持不变，实现技术的变化都并不会对其他各层以及整个系统的工作产生影响；
**3）易于实现和标准化：**由于采取了规范的层次结构去组织网络功能与协议，因此可以将计算机网络复杂的通信过程，划分为有序的连续动作与有序的交互过程，有利于将网络复杂的通信工作过程化解为一系列可以控制和实现的功能模块，使得复杂的计算机网络系统变得易于设计，实现和标准化

4 tcp有哪些方式保证可靠传输

1、校验和
计算方式：在数据传输的过程中，将发送的数据段都当做一个16位的整数。将这些整数加起来。并且前面的进位不能丢弃，补在后面，最后取反，得到校验和。

发送方：在发送数据之前计算检验和，并进行校验和的填充。
接收方：收到数据后，对数据以同样的方式进行计算，求出校验和，与发送方的进行比对。

2、确认应答与序列号
序列号：TCP传输时将每个字节的数据都进行了编号，这就是序列号。

确认应答： TCP传输的过程中，每次接收方收到数据后，都会对传输方进行确认应答。也就是发送ACK报文。这个ACK报文当中带有对应的确认序列号，告诉发送方，接收到了哪些数据，下一次的数据从哪里发。

3、超时重传
首先，发送方没有接收到响应的ACK报文原因可能有两点：

a、数据在传输过程中由于网络原因等直接全体丢包，接收方没有接收到。
b、接收方接收到了响应的数据，但是发送的ACK报文响应却由于网络原因丢包了。

超时重传机制。简单理解就是发送方在发送完数据后等待一个时间，时间到达没有接收到ACK报文，那么对刚才发送的数据进行重新发送。如果是刚才第一个原因，接收方收到二次重发的数据后，便进行ACK应答。如果是第二个原因，接收方发现接收的数据已存在（判断存在的根据就是序列号，所以上面说序列号还有去除重复数据的作用），那么直接丢弃，仍旧发送ACK应答。

4、连接管理
连接管理就是三次握手与四次挥手的过程。

5 流量控制
流量控制是为了控制发送方发送速率，保证接收方来得及接收。

6 TCP 拥塞控制
TCP 主要通过四个算法来进行拥塞控制：慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复。

5 三次握手和四次挥手的具体过程：

三次握手：
假设 A 为客户端，B 为服务器端。
首先 B 处于 LISTEN（监听）状态，等待客户的连接请求。
A 向 B 发送连接请求报文，SYN=1，ACK=0，选择一个初始的序号 x。
B 收到连接请求报文，如果同意建立连接，则向 A 发送连接确认报文，SYN=1，ACK=1，确认号为 x+1，同时也选择一个初始的序号 y。
A 收到 B 的连接确认报文后，还要向 B 发出确认，确认号为 y+1，序号为 x+1。
B 收到 A 的确认后，连接建立。

三次握手的原因：
第三次握手是为了防止失效的连接请求到达服务器，让服务器错误打开连接。

客户端发送的连接请求如果在网络中滞留，那么就会隔很长一段时间才能收到服务器端发回的连接确认。客户端等待一个超时重传时间之后，就会重新请求连接。但是这个滞留的连接请求最后还是会到达服务器，如果不进行三次握手，那么服务器就会打开两个连接。如果有第三次握手，客户端会忽略服务器之后发送的对滞留连接请求的连接确认，不进行第三次握手，因此就不会再次打开连接。

TCP 的四次挥手：

四次挥手的原因：
因为TCP传输是全双工的通信，需要双方 都释放连接才行。

为什么TIME_WAIT状态还需要等2*MSL（Max SegmentLifetime，最大分段生存期）秒之后才能返回到CLOSED状态呢？
客户端接收到服务器端的 FIN 报文后进入此状态，此时并不是直接进入 CLOSED 状态，还需要等待一个时间计时器设置的时间 2MSL。这么做有两个理由：
1 确保最后一个确认报文能够到达。如果 B 没收到 A 发送来的确认报文，那么就会重新发送连接释放请求报文，A 等待一段时间就是为了处理这种情况的发生。
2 等待一段时间是为了让本连接持续时间内所产生的所有报文都从网络中消失，使得下一个新的连接不会出现旧的连接请求报文。

6 进程之间能共享内存吗？了解具体实现方式吗？

1.共享内存概述
共享内存是进程间通信中最简单的方式之一。共享内存允许两个或更多进程访问同一块内存，就如同 malloc() 函数向不同进程返回了指向同一个物理内存区域的指针。当一个进程改变了这块地址中的内容的时候，其它进程都会察觉到这个更改。

2 共享内存的特点：
1、共享内存是进程间共享数据的一种最快的方法。一个进程向共享的内存区域写入了数据，共享这个内存区域的所有进程就可以立刻看到其中的内容。
2、使用共享内存要注意的是多个进程之间对一个给定存储区访问的互斥。若一个进程正在向共享内存区写数据，则在它做完这一步操作前，别的进程不应当去读、写这些数据。

7 进程的调度算法

1 先来先服务 （FCFS，first come first served）

2 最短作业优先（SJF, Shortest Job First）

3 最高响应比优先法(HRRN，Highest Response Ratio Next)
最高响应比优先法(HRRN，Highest Response Ratio Next)是对FCFS方式和SJF方式的一种综合平衡。FCFS方式只考虑每个作业的等待时间而未考虑执行时间的长短，而SJF方式只考虑执行时间而未考虑等待时间的长短。因此，这两种调度算法在某些极端情况下会带来某些不便。HRN调度策略同时考虑每个作业的等待时间长短和估计需要的执行时间长短，从中选出响应比最高的作业投入执行。这样，即使是长作业，随着它等待时间的增加，W / T也就随着增加，也就有机会获得调度执行。这种算法是介于FCFS和SJF之间的一种折中算法。
算法原理：响应比R定义如下： R =(W+T)/T = 1+W/T
其中T为该作业估计需要的执行时间，W为作业在后备状态队列中的等待时间。每当要进行作业调度时，系统计算每个作业的响应比，选择其中R最大者投入执行。
算法优点：由于长作业也有机会投入运行，在同一时间内处理的作业数显然要少于SJF法，从而采用HRRN方式时其吞吐量将小于采用SJF 法时的吞吐量。

4 时间片轮转算法（RR，Round-Robin）
该算法采用剥夺策略。时间片轮转调度是一种最古老，最简单，最公平且使用最广的算法，又称RR调度。每个进程被分配一个时间段，称作它的时间片，即该进程允许运行的时间。

5 多级反馈队列(Multilevel Feedback Queue)
多级反馈队列调度算法是一种CPU处理机调度算法，UNIX操作系统采取的便是这种调度算法。
多级反馈队列调度算法描述：
　　1、进程在进入待调度的队列等待时，首先进入优先级最高的Q1等待。
　　2、首先调度优先级高的队列中的进程。若高优先级中队列中已没有调度的进程，则调度次优先级队列中的进程。例如：Q1,Q2,Q3三个队列，只有在Q1中没有进程等待时才去调度Q2，同理，只有Q1,Q2都为空时才会去调度Q3。
　　3、对于同一个队列中的各个进程，按照时间片轮转法调度。比如Q1队列的时间片为N，那么Q1中的作业在经历了N个时间片后若还没有完成，则进入Q2队列等待，若Q2的时间片用完后作业还不能完成，一直进入下一级队列，直至完成。
　　4、在低优先级的队列中的进程在运行时，又有新到达的作业，那么在运行完这个时间片后，CPU马上分配给新到达的作业（抢占式）。
　　在多级反馈队列调度算法中，如果规定第一个队列的时间片略大于多数人机交互所需之处理时间时，便能够较好的满足各种类型用户的需要。

8 虚函数有什么用？

虚函数联系到多态，多态联系到继承。 只有基类是虚函数才能实现运行时动态绑定，实心多态的效果。
简单地说，那些被virtual关键字修饰的成员函数，就是虚函数。虚函数的作用，用专业术语来解释就是实现多态性（Polymorphism），多态性是将接口与实现进行分离；用形象的语言来解释就是实现以共同的方法，但因个体差异而采用不同的策略。

class A
{
public:
    virtual void foo()
    {
        cout<<"A::foo() is called"<<endl;
    }
};
class B:public A
{
public:
    void foo()
    {
        cout<<"B::foo() is called"<<endl;
    }
};
int main(void)
{
    A *a = new B();
    a->foo();   // 在这里，a虽然是指向A的指针，但是被调用的函数(foo)却是B的!
    return 0;
}

C++纯虚函数：
一 定义
纯虚函数是在基类中声明的虚函数，它在基类中没有定义，但要求任何派生类都要定义自己的实现方法。在基类中实现纯虚函数的方法是在函数原型后加“=0”

　virtual void funtion1()=0

二、引入原因
1、为了方便使用多态特性，我们常常需要在基类中定义虚拟函数。
2、在很多情况下，基类本身生成对象是不合情理的。例如，动物作为一个基类可以派生出老虎、孔雀等子类，但动物本身生成对象明显不合常理。
为了解决上述问题，引入了纯虚函数的概念，将函数定义为纯虚函数**（方法：virtual ReturnType Function()= 0;），则编译器要求在派生类中必须予以重写以实现多态性**。同时含有纯虚拟函数的类称为抽象类，它不能生成对象。
声明了纯虚函数的类是一个抽象类。所以，用户不能创建类的实例，只能创建它的派生类的实例。

总结：
**1、**纯虚函数声明如下： virtual void funtion1()=0; 纯虚函数一定没有定义，纯虚函数用来规范派生类的行为，即接口。包含纯虚函数的类是抽象类，抽象类不能定义实例，但可以声明指向实现该抽象类的具体类的指针或引用。
**2、**虚函数声明如下：virtual ReturnType FunctionName(Parameter)；虚函数必须实现，如果不实现，编译器将报错。
3、对于虚函数来说，父类和子类都有各自的版本。由多态方式调用的时候动态绑定。
**4、**实现了纯虚函数的子类，该纯虚函数在子类中就编程了虚函数，子类的子类即孙子类可以覆盖该虚函数，由多态方式调用的时候动态绑定。
5、虚函数是C++中用于实现多态(polymorphism)的机制。核心理念就是通过基类访问派生类定义的函数。
**6、**在有动态分配堆上内存的时候，析构函数必须是虚函数，但没有必要是纯虚的。
**7、**友元不是成员函数，只有成员函数才可以是虚拟的，因此友元不能是虚拟函数。但可以通过让友元函数调用虚拟成员函数来解决友元的虚拟问题。
8、 析构函数应当是虚函数，将调用相应对象类型的析构函数，因此，如果指针指向的是子类对象，将调用

9 构造函数和析构函数的作用是什么？什么时候需要自己定义构造函数和析构函数？

构造函数的作用：用于新建对象的初始化工作。
析构函数的作用：用于在撤销对象前，完成一些清理工作，比如：释放内存等。
每当创建对象时，需要添加初始化代码时，则需要定义自己的构造函数；而对象撤销时，需要自己添加清理工作的代码时，则需要定义自己的析构函数。

10 C++多继承

多继承可以看作是单继承的扩展。所谓多继承是指派生类具有多个基类，派生类与每个基类之间的关系仍可看作是一个单继承。
多继承下派生类的构造函数与单继承下派生类构造函数相似，它必须同时负责该派生类所有基类构造函数的调用。同时，派生类的参数个数必须包含完成所有基类初始化所需的参数个数。派生类构造函数执行顺序是先执行所属基类的构造函数，再执行派生类本身构造函数，处于同一层次的各基类构造函数的执行顺序取决于定义派生类时所指定的各基类顺序，与派生类构造函数中所定义的成员初始化列表的各项顺序无关。

11 C++中指针和引用的区别

1.指针和引用的定义和性质区别
1） 指针：指针是一个变量，只不过这个变量存储的是一个地址，指向内存的一个存储单元；而引用跟原来的变量实质上是同一个东西，只不过是原变量的一个别名而已。如：`

int a=1;int *p=&a;
int a=1;int &b=a;

上面定义了一个整形变量和一个指针变量p，该指针变量指向a的存储单元，即p的值是a存储单元的地址。
而下面2句定义了一个整形变量a和这个整形a的引用b，事实上a和b是同一个东西，在内存占有同一个存储单元。
2) 引用不可以为空，当被创建的时候，必须初始化，而指针可以是空值，可以在任何时候被初始化。
3) 可以有const指针，但是没有const引用；
4) 指针可以有多级，但是引用只能是一级（int p；合法 而 int &&a是不合法的）
5) 指针的值可以为空，但是引用的值不能为NULL，并且引用在定义的时候必须初始化**；
6) 指针的值在初始化后可以改变，即指向其它的存储单元，而引用在进行初始化后就不会再改变了
7) sizeof引用”得到的是所指向的变量(对象)的大小，而”sizeof指针”得到的是指针本身的大小；
8) 指针和引用的自增(++)运算意义不一样
9) 如果返回动态内存分配的对象或者内存，必须使用指针，引用可能引起内存泄漏；

2.指针和引用作为函数参数进行传递时的区别。
1、指针传递参数，可以实现对实参进行改变的目的，是因为传递过来的是实参的地址，因此使用*a实际上是取存储实参的内存单元里的数据，即是对实参进行改变，因此可以达到目的。

2、 将引用作为函数的参数进行传递。 讲引用作为函数参数进行传递时，实质上传递的是实参本身，即传递进来的不是实参的一个拷贝，因此对形参的修改其实是对实参的修改，所以在用引用进行参数传递时，不仅节约时间，而且可以节约空间。

12 static关键字的作用

https://blog.csdn.net/wordwarwordwar/article/details/84931897
1、修饰局部变量
static修饰局部变量时，使得被修饰的变量成为静态变量，存储在静态区。存储在静态区的数据生命周期与程序相同，在main函数之前初始化，在程序退出时销毁。（无论是局部静态还是全局静态）
2 修饰全局变量
全局变量本来就存储在静态区，因此static并不能改变其存储位置。但是，static限制了其链接属性。被static修饰的全局变量只能被该包含该定义的文件访问（即改变了作用域）。
3 、修饰函数
static修饰函数使得函数只能在包含该函数定义的文件中被调用。对于静态函数，声明和定义需要放在同一个文件夹中。
4、修饰成员变量
用static修饰类的数据成员使其成为类的全局变量，会被类的所有对象共享，包括派生类的对象，所有的对象都只维持同一个实例。
5、修饰成员函数
用static修饰成员函数，使这个类只存在这一份函数，所有对象共享该函数，不含this指针，因而只能访问类的static成员变量。

13 进程的死锁，哪4个条件

一、什么是死锁
死锁是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局（互相等待），若无外力作用，这些进程都将无法向前推进。

二、死锁产生的原因
1. 系统资源的竞争
系统资源的竞争导致系统资源不足，以及资源分配不当，导致死锁。
2. 进程运行推进顺序不合适
进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，会导致死锁。

三、死锁的四个必要条件
互斥条件： 一个资源每次只能被一个进程使用，即在一段时间内某 资源仅为一个进程所占有。此时若有其他进程请求该资源，则请求进程只能等待。

请求与保持条件： 进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源 已被其他进程占有，此时请求进程被阻塞，但对自己已获得的资源保持不放。

不可剥夺条件: 进程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被其他进程强行夺走，即只能 由获得该资源的进程自己来释放（只能是主动释放)。

循环等待条件: 若干进程间形成首尾相接循环等待资源的关系

四、 死锁的避免与预防
1. 死锁避免
死锁避免的基本思想：系统对进程发出的每一个系统能够满足的资源申请进行动态检查，并根据检查结果决定是否分配资源，如果分配后系统可能发生死锁，则不予分配，否则予以分配，这是一种保证系统不进入死锁状态的动态策略。

2. 死锁预防
1 破坏“不可剥夺”条件： 一个进程不能获得所需要的全部资源时便处于等待状态，等待期间他占有的资源将被隐式的释放重新加入到 系统的资源列表中，可以被其他的进程使用，而等待的进程只有重新获得自己原有的资源以及新申请的资源才可以重新启动，执行。
2 破坏”请求与保持条件“：第一种方法静态分配即每个进程在开始执行时就申请他所需要的全部资源。第二种是动态分配即每个进程在申请所需要的资源时他本身不占用系统资源。
3 破坏“循环等待”条件： 采用资源有序分配其基本思想是将系统中的所有资源顺序编号，将紧缺的，稀少的采用较大的编号，在申请资源时必须按照编号的顺序进行，一个进程只有获得较小编号的进程才能申请较大编号的进程。

14 事务是什么,以及事务四个特性

一．什么是事务
事务是应用程序中一系列严密的操作，所有操作必须成功完成，否则在每个操作中所作的所有更改都会被撤消。也就是事务具有原子性，一个事务中的一系列的操作要么全部成功，要么一个都不做。

二．事务的 ACID
事务具有四个特征：原子性（ Atomicity ）、一致性（ Consistency ）、隔离性（ Isolation ）和持续性（ Durability ）。这四个特性简称为 ACID 特性。
1 、原子性
事务是数据库的逻辑工作单位，事务中包含的各操作要么都做，要么都不做
2 、一致性
事 务执行的结果必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态。因此当数据库只包含成功事务提交的结果时，就说数据库处于一致性状态。如果数据库系统 运行中发生故障，有些事务尚未完成就被迫中断，这些未完成事务对数据库所做的修改有一部分已写入物理数据库，这时数据库就处于一种不正确的状态，或者说是 不一致的状态。
3 、隔离性
一个事务的执行不能其它事务干扰。即一个事务内部的操作及使用的数据对其它并发事务是隔离的，并发执行的各个事务之间不能互相干扰。
4 、持续性
也称永久性，指一个事务一旦提交，它对数据库中的数据的改变就应该是永久性的。接下来的其它操作或故障不应该对其执行结果有任何影响。