公众号:阿Q技术站
来源:https://www.nowcoder.com/feed/main/detail/74bf25e202ea4fcba09c01dae530ff9b
虚拟地址到物理地址的转换是通过操作系统中的内存管理单元(Memory Management Unit,MMU)来实现的。MMU是计算机系统中的一个硬件模块,负责虚拟地址和物理地址之间的转换。它通常采用页表的方式来管理内存。
页表的构成:
转换过程:
C++代码,模拟虚拟地址到物理地址的转换过程:
#include
#include
// 假设每个页面的大小为4KB
const int PAGE_SIZE = 4096;
// 页表类
class PageTable {
public:
// 添加映射关系
void add_mapping(int virtual_page, int physical_page) {
page_table[virtual_page] = physical_page;
}
// 获取物理地址
int get_physical_address(int virtual_page, int offset) {
return (page_table[virtual_page] * PAGE_SIZE) + offset;
}
private:
std::unordered_map page_table;
};
int main() {
// 创建一个页表对象
PageTable page_table;
// 添加映射关系
page_table.add_mapping(0, 1); // 虚拟页面0映射到物理页面1
page_table.add_mapping(1, 2); // 虚拟页面1映射到物理页面2
// 获取物理地址
int virtual_page = 0;
int offset = 1024;
int physical_address = page_table.get_physical_address(virtual_page, offset);
std::cout << "物理地址: " << physical_address << std::endl;
return 0;
}
MMU的作用:
原子操作是指不可中断的操作,要么完全执行,要么完全不执行,不会出现部分执行的情况。在操作系统中,实现原子操作通常需要硬件的支持,主要涉及以下几个方面的技术:
单处理器单核系统中的实现:
通过保证指令序列不被打断来实现原子性。
对于简单的原子操作,CPU提供了特殊的单条指令,如INC(增量)和XCHG(交换)。
对于复杂的原子操作,可能需要多条指令组合使用,并且在执行过程中需要防止上下文切换,如任务切换或中断处理,这通常通过自旋锁(spinlock)来保证操作指令序列不会在执行中途受到干扰。
多处理器或多核系统中的实现:
除了使用自旋锁来保证原子性外,还需要确保操作不会受到其他核心或处理器的干扰。
原子操作可能需要在多个核心或处理器之间进行同步,以确保整个系统的一致性。
内存屏障(Memory Barriers):用于确保内存访问的有序性,防止编译器或硬件对指令重排序,从而影响原子操作的正确性。
锁机制:如互斥锁(Mutex)和信号量(Semaphores),用于控制对共享资源的访问,确保在同一时间只有一个线程或进程可以执行特定的代码段。
CAS(Compare-and-Swap)操作:是一种常用于并发编程中的原子操作,它允许一个线程在没有其他线程干扰的情况下更新一个值。
硬件支持:某些CPU提供了特殊的硬件指令来支持原子操作,如x86架构中的CMPXCHG指令。
软件层面的封装:操作系统或编程语言提供高级抽象的同步机制,如Java中的synchronized关键字,或者C++中的std::atomic类型。
在C++中,内存分成5个区,他们分别是栈、堆、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。
对于bss段,它存放的是未初始化的全局变量和静态变量。在程序加载时,操作系统会分配一块内存给bss段,其中的变量会被初始化为0或者空指针(对应于不同类型的变量)。这样做是为了节省存储空间,因为未初始化的全局变量和静态变量不需要额外的存储空间来保存初始值。
至于未初始化的全局变量和已初始化的全局变量,它们通常放置在全局/静态存储区的不同部分。具体地,未初始化的全局变量存储在BSS段,而已初始化的全局变量则存储在数据段(Data Segment)中。
内存对齐是指内存中数据存储的起始位置按照一定规则对齐到特定的地址上。在计算机系统中,数据的存储和访问通常是按照字节进行的,而不是按照单独的位。因此,为了提高数据的读取和写入效率,数据在内存中的存储位置通常需要满足一定的对齐要求,即数据的起始地址应该是特定值的倍数。
为什么需要字节对齐呢?
push_back
接受一个参数,将该参数的副本添加到vector
的末尾。push_back
添加元素时,会调用元素类型的拷贝构造函数来创建一个临时副本,然后将这个副本添加到vector
中。这意味着如果元素类型有拷贝构造函数,会进行一次拷贝操作。emplace_back
接受多个参数,直接在vector
的末尾构造一个元素。emplace_back
添加元素时,会直接在vector
的内存空间中就地构造一个元素,省去了拷贝构造函数的调用。这意味着可以避免额外的拷贝操作,提高了效率。C++中,多态性是指对象可以根据当前的实际类型来调用不同的函数。
virtual
的函数,它可以被子类继承并重写。给个例子:
class Base {
public:
virtual void show() {
cout << "Base class\n";
}
};
class Derived : public Base {
public:
void show() override {
cout << "Derived class\n";
}
};
int main() {
Base* b;
Derived d;
b = &d;
b->show(); // 调用的是Derived类中的show函数,实现了多态
return 0;
}
内联函数是在编译器处理时将函数调用处用函数体替换的一种函数。内联函数可以减少函数调用的开销,提高程序的执行效率。在C++中,可以通过在函数定义前加上inline
关键字来声明内联函数,但实际是否内联取决于编译器。
内联函数的缺点:
IP数据报的报头字段包括:
TTL的设置是为了防止数据报在网络中无限循环,当数据报经过路由器时,路由器会将TTL减一,并且如果TTL减为0时,路由器会丢弃该数据报,并向发送端发送ICMP超时消息。通过设置TTL,可以确保数据报在网络中不会无限传输,避免网络中的拥塞和资源浪费。
断点续传通常用于文件下载,以允许用户在下载过程中暂停并在稍后恢复下载,而无需重新下载整个文件。实现断点续传的关键是在客户端和服务器端之间维护下载的状态信息,以便在恢复下载时知道从哪里继续下载。
实现断点续传的一般步骤:
实现断点续传时,需要注意的是:
以字符串"babad"为例。
dp
,其大小为 n x n
(n
为字符串长度),并初始化所有元素为 false
。dp[i][i]
,将对应位置的元素设为 true
,因为单个字符肯定是回文串。n
的子串,计算 dp[i][j]
的值。len
的子串,枚举起始位置 i
,计算结束位置 j = i + len - 1
。s[i] == s[j]
且 dp[i+1][j-1]
为 true
,则说明去掉头尾两个字符后的子串是回文串,即 dp[i][j] = true
。dp[i][j]
为 true
时,更新起始位置 start = i
和最大长度 maxLen = len
。start
和最大长度 maxLen
,使用 substr
方法从原始字符串中取出最长回文子串并返回。给个表格帮助大家理解:
表格中,对角线上的格子都表示长度为 1 的子串,因为单个字符肯定是回文串,所以都标记为 true
。
然后我们开始计算长度为 2 的子串,例如 ba
和 ab
,如果两个字符相同,则标记为 true
,否则标记为 false
。在这个例子中,ba
和 ab
都不是回文串,所以对应的格子都标记为 false
。
接着我们计算长度为 3 的子串,例如 bab
和 aba
,如果首尾两个字符相同并且去掉首尾字符的子串是回文串,则标记为 true
,否则标记为 false
。在这个例子中,bab
是回文串,所以对应的格子标记为 true
,而 aba
也是回文串,所以对应的格子也标记为 true
。
最后我们计算长度为 4 的子串,例如 baba
,同样地,如果首尾两个字符相同并且去掉首尾字符的子串是回文串,则标记为 true
,否则标记为 false
。在这个例子中,baba
不是回文串,所以对应的格子标记为 false
。
最终,我们可以根据这个表格得到最长的回文子串是 “bab”。
#include
#include
#include
using namespace std;
string longestPalindrome(string s) {
if (s.empty()) return "";
int n = s.length();
vector> dp(n, vector(n, false)); // 定义二维动态规划数组
int start = 0, maxLen = 1; // 记录最长回文子串的起始位置和长度
for (int i = 0; i < n; ++i) {
dp[i][i] = true; // 单个字符肯定是回文串
if (i < n - 1 && s[i] == s[i + 1]) {
dp[i][i + 1] = true; // 相邻字符相同则是回文串
start = i;
maxLen = 2;
}
}
for (int len = 3; len <= n; ++len) { // 枚举子串长度
for (int i = 0; i + len - 1 < n; ++i) { // 枚举子串起始位置
int j = i + len - 1; // 子串结束位置
if (s[i] == s[j] && dp[i + 1][j - 1]) {
dp[i][j] = true; // 根据状态转移方程计算 dp[i][j]
start = i;
maxLen = len;
}
}
}
return s.substr(start, maxLen); // 返回最长回文子串
}
int main() {
string s = " ";
std::cout << "输入字符串:";
std::cin >> s;
std::cout << longestPalindrome(s) << std::endl; // 输出最长回文子串
return 0;
}