多线程编程与系统面试知识点详解

"MITBBS 面试题集锦，涵盖多线程、内存管理、C++特性、异常处理、操作系统原理等多个IT领域的核心知识点。" 以下是对这些面试题涉及的知识点的详细解释： 1. **线程终止**：线程间的相互控制是多线程编程的一个挑战。在大多数系统中，直接终止一个线程并不安全，通常需要通过共享信号量、事件或线程间通信机制来请求另一个线程结束。 2. **虚析构函数**：在C++中，虚析构函数确保基类指针可以正确地调用派生类的析构函数，防止资源泄露。 3. **堆破坏**：当程序不正确地管理内存，导致堆数据结构的损坏，就可能出现堆破坏。这可能导致程序崩溃或安全漏洞。 4. **Semaphore vs Mutex**：信号量和互斥锁都是同步原语，用于解决线程间的竞态条件。信号量可以控制对资源的并发访问数量，而互斥锁则确保同一时间只有一个线程访问资源。 5. **C++中的static**：`static`修饰符有多种用途：在函数内部定义时，表示静态存储，生命周期贯穿整个程序；修饰成员变量时，表示类共有，不为每个对象实例分配；修饰成员函数时，表示静态成员函数，不隐含`this`指针。 6. **sizeof指针与sizeof所指空间**：`sizeof`运算符返回一个对象或类型的大小。对于指针，它返回指针本身的大小，通常为固定的字节数；对于指针指向的对象，它返回该对象的大小。 7. **char*与char[]的区别**：`char*`是一个指针，可以动态分配或指向字符串常量；`char[]`是数组，可以直接初始化并存储字符串，但不能赋值给其他数组。 8. **操作系统的页机制**：页是虚拟内存管理的基本单位，通过页表映射虚拟地址到物理地址，实现内存保护和交换。 9. **Thrashing**：在资源受限的情况下，过多的进程或线程竞争资源可能导致频繁的换页，降低系统效率，这种现象称为抖动或Thrashing。 10. **volatile关键字**：`volatile`指示编译器不要优化对该变量的访问，因为它可能由外部不可见的事件（如硬件中断）更改。 11. **临界区**：临界区是指一段必须互斥执行的代码，用于保护共享资源不受并发访问的影响。 12. **dynamic_cast的实现**：`dynamic_cast`在运行时检查类型，用于安全地向下转型。它依赖于RTTI（运行时类型信息）和类型信息表。 13. **虚继承**：虚继承解决了多重继承时基类的非唯一性问题，确保派生类中只有一份基类子对象。 14. **死锁的四个条件**：互斥、占有并等待、无剥夺和循环等待是死锁发生的必要条件。 15. **C++异常处理**：C++通过`try-catch`语句来捕获和处理异常，异常可以在程序任何地方抛出，通过异常层次结构进行匹配。 16. **静态变量的问题**：在多线程环境中，未正确同步的静态变量可能导致数据竞争和不确定行为。 17. **状态机的实现方式**：包括有限状态机（FSM）、状态模式、事件驱动等。每种实现有其优缺点，如FSM易于理解和设计，但可能过于复杂；事件驱动灵活但调试困难。 18. **多线程同步**：Mutex是最常见的同步机制，但可能导致阻塞、死锁等问题。避免这些问题的方法包括使用锁自由数据结构、自旋锁、读写锁、条件变量等。 19. **strlen和sizeof的区别**：`strlen`计算字符串的长度，不包括终止符；`sizeof`返回内存占用的字节数，包括终止符。 20. **异常处理和coredump**：即使所有异常都被捕获，但栈溢出、无效指针等底层错误仍可能导致程序崩溃。 21. **双重检查锁定单例模式**：在多线程环境中创建单例时，需防止多次实例化，双重检查锁定确保了线程安全且只创建一个实例。 22. **命令模式**：将请求封装为对象，使得可以使用不同的请求、队列请求、记录请求日志以及支持可撤销的操作。 23. **同步/异步IO和阻塞/非阻塞IO**：同步IO在调用返回前完成I/O操作，而异步IO允许调用者在操作完成时得到通知。阻塞IO会等待操作完成，非阻塞IO不会立即返回结果而是立刻返回。 24. **线程安全的懒初始化**：懒初始化是一种推迟对象创建到真正需要时才进行的技术，通常需要同步机制来保证线程安全。 以上知识点涵盖了C++编程、操作系统、并发编程和设计模式等多个IT专业领域，是面试中常见的问题。理解和掌握这些知识对于提升编程技能和解决实际问题至关重要。