美国IT巨头面试题集：多线程、内存管理与异常处理

"这是一份整理自MITBBS的美国IT大公司，如GOOGLE、微软等面试题集，涵盖了多方面的技术知识点，主要涉及线程管理、内存分配、C++特性、操作系统原理、异常处理、并发编程以及设计模式等方面。" 在准备美国IT大公司的面试时，了解并掌握以下技术点至关重要： 1. **线程控制**：一个线程想要终止另一个线程，通常需要使用同步原语，如信号量、互斥锁或者线程间的通信机制（如条件变量）来确保安全地停止目标线程。 2. **虚析构函数(virtual destructor)**：在继承体系中，虚析构函数用于确保正确地销毁对象，特别是当基类指针指向派生类对象时，能调用到派生类的析构函数。 3. **堆内存破坏(heap corruption)**：当程序错误地修改了堆内存的分配状态，可能导致堆内存破坏，这通常是由于缓冲区溢出或不正确的内存释放导致的。 4. **信号量(Semaphore)与互斥锁(Mutex)**：两者都是线程同步工具。信号量可以控制多个线程的访问，而互斥锁仅允许单个线程访问资源，防止数据竞争。 5. **C++中的`static`**：静态成员变量属于类，而非类的实例，内存分配在全局数据区；静态成员函数没有隐含的`this`指针，不能直接访问非静态成员。 6. **`sizeof`运算符**：`sizeof`一个指针返回指针本身的大小（通常为4或8字节），而`sizeof`一个指针指向的对象返回该对象占用的内存大小。 7. **`char*`与`char[]`**：`char*`通常表示字符串指针，而`char[]`是字符数组，数组长度在声明时需要指定。 8. **操作系统页面机制**：操作系统将内存分页管理，每个进程有自己的虚拟地址空间，页表负责映射虚拟地址到物理地址。 9. **Thrashing**：当系统因过多的换页活动而导致性能急剧下降时，称为Thrashing。 10. **`volatile`关键字**：`volatile`指示编译器不要优化对该变量的访问，因为它可能会在程序执行期间被外部因素改变。 11. **临界区(Critical Section)**：临界区是指一段需要互斥访问的代码，以防止并发执行时出现数据不一致。 12. **`dynamic_cast`**：在C++中，`dynamic_cast`用于在运行时进行类型转换，要求被转换的指针指向的类至少有一个虚方法，以便通过虚函数表找到正确的类型信息。 13. **虚继承(virtual inheritance)**：虚继承可以解决钻石继承问题，避免基类的多次拷贝。 14. **死锁的四个条件**：互斥、请求与保持、不剥夺和循环等待，满足这些条件可能导致死锁。 15. **C++异常处理**：C++通过`try-catch`语句捕获和处理异常，异常处理可以增强程序的健壮性。 16. **静态变量的问题**（多线程环境）：静态变量可能存在数据竞争，需要额外的同步机制来保证线程安全。 17. **状态机的实现**：包括有限状态机（FSM）、状态模式等，每种实现有其优缺点，如FSM易于理解和实现，但可能导致代码膨胀。 18. **同步操作的选择**：多线程中，Mutex是最常见的同步手段，但其可能引入开销、序列化问题和死锁。避免这些问题可以采用无锁编程（lock-free），例如使用CAS操作实现无锁队列、栈和哈希表。 19. **`strlen`与`sizeof`的区别**：`strlen`计算字符串的实际长度，不包含结束符'\0'；`sizeof`返回字符串所在的字符数组大小，包括'\0'。 20. **异常捕获无效**：如果所有异常都被捕获，但程序仍然崩溃，可能是因为异常是在未被捕获的栈上下文中抛出的，例如在构造函数或析构函数中。 21. **双重检查锁定(DCL)实现Singleton**：在多线程环境中，为了确保Singleton的安全初始化，需要在单例实例化时防止竞态条件。 22. **命令模式(Command Pattern)**：封装一个请求作为对象，使得请求的发送者和接收者解耦，便于实现命令的撤销和重做。 23. **同步/异步IO和阻塞/非阻塞IO**：同步IO操作会阻塞调用者直到完成，异步IO则不会；阻塞IO会等待数据就绪，非阻塞IO会立即返回，可能需要轮询。 24. **线程安全的懒初始化(Threadsafe Lazy Initialization)**：在多线程环境下，确保资源只在首次访问时才初始化，且初始化过程是线程安全的。 这些知识点是面试中常遇到的，掌握它们有助于提高面试成功的机会，并且对实际编程工作也有很大帮助。