1. 进程和线程的基本概念是什么？

• 进程：进程是操作系统分配资源的基本单位，是一个正在运行的程序实例。每个进程都有自己的内存空间、文件句柄和其他资源。
• 线程：线程是进程的一个执行单元，是CPU调度和分派的基本单位。一个进程可以包含多个线程，这些线程共享进程的资源，如内存空间。

2. 进程和线程之间有什么主要区别？

• 资源：进程有独立的内存空间和系统资源，而线程共享进程的内存和资源。
• 通信：进程之间的通信相对复杂（如使用IPC），而线程之间的通信比较简单（共享内存即可）。
• 创建和销毁：创建和销毁进程的开销较大，线程的创建和销毁相对轻量级。
• 调度：进程的调度开销较大，因为进程切换涉及内存页的切换；线程切换的开销较小。

3. 进程和线程的优缺点分别是什么？

• 进程的优点：
  • 独立的内存空间，进程之间相互隔离，安全性好。
  • 稳定性高，一个进程崩溃不会影响其他进程。
• 进程的缺点：
  • 创建和切换开销大。
  • 进程间通信复杂。
• 线程的优点：
  • 创建和切换开销小。
  • 线程之间通信方便。
• 线程的缺点：
  • 共享内存空间可能引发数据竞争和安全问题。
  • 一个线程崩溃可能导致整个进程崩溃。

4. 什么时候选择使用进程，什么时候选择使用线程？

• 使用进程：
  • 当需要高度隔离的任务时（例如安全要求高的任务）。
  • 需要利用多核CPU进行并行处理时。
  • 任务彼此独立、错误不会相互影响时。
• 使用线程：
  • 当任务需要共享大量数据时（如共享内存）。
  • 需要并行执行且相互之间通信频繁时。
  • 希望降低上下文切换开销时。

5. 多进程和多线程的同步与通信方法有哪些？

• 多进程同步和通信：
  • 同步：信号量（semaphore）、文件锁（file lock）、共享内存（shared memory）等。
  • 通信：管道（pipe）、消息队列（message queue）、共享内存、套接字（socket）、信号（signal）。
• 多线程同步和通信：
  • 同步：互斥锁（mutex）、读写锁（read-write lock）、条件变量（condition variable）、自旋锁（spinlock）。
  • 通信：线程之间主要通过共享内存和同步原语进行通信。

6. 进程的地址空间模型有哪些？

• 单一地址空间：进程的所有代码、数据和堆栈在同一个地址空间内，适用于简单的嵌入式系统。
• 分段地址空间：内存分为多个段（如代码段、数据段、堆栈段），每个段有自己的地址空间。
• 分页地址空间：内存按固定大小的页划分，进程地址空间是虚拟的，通过页表映射到物理内存。

7. 进程和线程的状态转换图是什么样的？什么情况下会阻塞和就绪？

• 进程/线程状态：
  • 就绪（Ready）：等待被CPU调度。
  • 运行（Running）：正在CPU上执行。
  • 阻塞（Blocked）：等待某个事件完成（如I/O操作）。
  • 结束（Terminated）：进程/线程执行完毕或被强制结束。
• 状态转换：
  • 就绪 -> 运行：被调度器选中，获得CPU时间。
  • 运行 -> 阻塞：等待I/O或其他事件。
  • 阻塞 -> 就绪：等待的事件完成。
  • 运行 -> 结束：正常结束或出现异常。

8. 父进程和子进程之间的关系和区别是什么？

• 关系：子进程是通过父进程调用fork()或其他进程创建函数创建的，子进程继承父进程的大部分资源（如文件描述符、环境变量等）。
• 区别：
  • 子进程有独立的地址空间和进程ID。
  • 子进程可以与父进程并行执行，或者等待父进程的指令。

9. 什么是进程上下文和中断上下文？

• 进程上下文：进程正在运行时的状态，包括CPU寄存器、程序计数器、内存映射等。操作系统通过保存和恢复这些上下文来实现进程的切换。
• 中断上下文：当硬件或软件中断发生时，CPU保存当前的执行状态，转而执行中断处理程序。中断上下文通常没有用户空间的地址映射，只能访问内核空间。

10. 一个进程可以创建多少线程？这个数量与什么有关？

• 理论上，一个进程可以创建非常多的线程，实际数量受限于以下因素：
  • 系统资源限制（如内存、文件描述符数量等）。
  • 操作系统限制（如Linux中的ulimit）。
  • 每个线程的栈空间大小，越大的栈空间会限制能创建的线程数量。

11. 并发、同步、异步、互斥、阻塞和非阻塞的定义是什么？

• 并发：多个任务在同一时间段内交替执行，任务之间可能重叠。
• 同步：任务按顺序执行，一个任务必须等待另一个任务完成。
• 异步：任务可以独立执行，不必等待其他任务完成。
• 互斥：多个任务在同一时间只能有一个任务访问共享资源，防止资源冲突。
• 阻塞：任务在某种条件未满足时会等待，直到条件满足后继续执行。
• 非阻塞：任务在等待某种条件时不会阻塞，而是继续执行其他操作。

12. 线程同步和互斥的具体实现方法有哪些？

• 线程同步：
  • 条件变量（Condition Variable）
  • 信号量（Semaphore）
  • 事件（Event）
• 线程互斥：
  • 互斥锁（Mutex）
  • 读写锁（Read-Write Lock）
  • 自旋锁（Spinlock）

13. 线程同步与阻塞之间的关系是什么？同步一定阻塞吗？阻塞一定同步吗？

• 关系：线程同步往往需要阻塞线程，直到满足某种条件后再继续执行。
• 同步一定阻塞吗？：同步不一定阻塞，例如使用自旋锁可以实现非阻塞同步。
• 阻塞一定同步吗？：阻塞不一定是为了同步，可能是因为等待I/O或资源可用。

14. 孤儿进程、僵尸进程和守护进程的概念是什么？

• 孤儿进程：父进程退出但子进程仍然在运行，此时子进程成为孤儿进程，会被init进程接管。
• 僵尸进程：子进程退出后，父进程未调用wait()获取子进程的终止状态，子进程的条目仍保留在进程表中。
• 守护进程：一种在后台运行的长期服务进程，通常在系统启动时启动，独立于终端。

15. 如何创建守护进程？

• 步骤：
  1. 调用fork()创建子进程，父进程退出。
  2. 在子进程中调用setsid()创建新的会话，并成为会话领导进程。
  3. 修改工作目录、文件权限掩码等，关闭不需要的文件描述符。
  4. 子进程进入后台运行，通常通过循环执行。

16. 如何正确处理僵尸进程？

• 方法：
  1. 父进程使用wait()或waitpid()来获取子进程的终止状态，释放其占用的资源。
  2. 如果父进程不关心子进程的退出状态，可以使用signal(SIGCHLD, SIG_IGN)忽略SIGCHLD信号。

17. C和C++之间的主要区别是什么？

• C：
  • 过程式编程语言，强调函数和

过程调用。

• 不支持类和对象的概念。
• C++：
  • 支持面向对象编程，引入了类、继承、多态等概念。
  • 支持函数重载、运算符重载等特性。
  • 提供了标准模板库（STL）。

18. new和malloc的区别是什么？

• new：
  • 是C++中的运算符，分配内存并调用构造函数。
  • 返回对象的指针，可以自动调用相应的构造函数。
• malloc：
  • 是C语言的函数，分配原始的内存块，不调用构造函数。
  • 返回void*指针，需要手动类型转换。

19. malloc的底层实现是怎样的？

• malloc：
  • 底层通过系统调用brk()或mmap()向操作系统请求内存。
  • 内部维护一个空闲链表来管理已分配和未分配的内存块。
  • 分配内存时，从空闲链表中找到合适的块，并进行分割或合并。

20. 在1G内存的计算机中能否malloc(1.2G)？为什么？

• 不可以：因为malloc(1.2G)需要的内存超过了物理内存大小，操作系统无法分配这么大的连续内存块，除非有足够的交换空间并且操作系统支持大内存映射。

21. 指针与引用的相同和区别是什么？如何相互转换？

• 相同：
  • 都是指向某一内存地址，可以通过它们访问对象。
• 区别：
  • 指针是独立的变量，可以为空，可以重新指向其他对象。
  • 引用是对象的别名，初始化后不可更改，不能为空。
• 转换：指针可以通过解引用*转换为引用，引用可以通过取地址符号&转换为指针。

22. C语言检索内存情况的方式有哪些？内存分配的方式是什么？

• 检索内存：
  • sizeof()：返回数据类型或变量的大小。
  • malloc_stats()：输出当前内存分配的统计信息。
• 内存分配：
  • 静态分配：在编译时分配，如全局变量、静态变量。
  • 栈内存分配：在函数调用时分配，函数退出时自动释放。
  • 堆内存分配：动态分配，通过malloc()、calloc()、realloc()分配，由程序员手动释放。

23. extern "C"的作用是什么？

• 作用：在C++中，extern "C"用于告诉编译器按照C语言的方式编译和连接代码，以便C++代码可以与C代码链接或调用C语言编写的库。

24. 头文件声明时加extern，而在定义时不要加的原因是什么？

• 原因：在头文件中使用extern声明变量或函数，是为了告诉编译器这些变量或函数在其他地方定义。在定义时不需要extern，直接给出变量或函数的内存空间分配。

25. 函数参数压栈顺序是什么？关于__stdcall和__cdecl调用方式的理解是什么？

• 压栈顺序：通常是从右到左压栈，最后压栈的参数是函数的第一个参数。
• __stdcall：调用者清理栈，参数从右到左压栈，多用于Windows API函数。
• __cdecl：被调用者清理栈，参数从右到左压栈，是C语言默认的调用约定。

26. 重写memcpy()函数需要注意哪些问题？

• 问题：
  • 源和目标内存区域是否重叠。memcpy假定区域不重叠，如果重叠需使用memmove。
  • 内存对齐问题，确保访问内存时不会发生未对齐访问。
  • 边界检查，确保不超出目标缓冲区的大小。

27. 数组到底存放在哪里？

• 存放位置：
  • 全局或静态数组存放在数据段（BSS或已初始化数据段）。
  • 局部数组存放在栈中。
  • 动态分配的数组（如通过malloc或new分配）存放在堆中。

28. struct和class的区别是什么？

• 区别：
  • 默认访问权限：struct的成员默认是public，class的成员默认是private。
  • 继承默认访问权限：struct默认是public继承，class默认是private继承。
  • 语法层面没有其他区别，两者在C++中功能相同。

29. char和int之间的转换是怎样的？

• 转换：char通常是一个8位的整数类型，范围为-128到127（有符号）或0到255（无符号）。在char和int之间转换时，char会被提升为int，而int被转换为char时，只保留低8位。

30. static的用法和定义是什么？

• 用法：
  • 静态局部变量：函数内部的static变量在函数调用结束后依然存在，并保留其值。
  • 静态全局变量：文件内的static变量或函数仅在定义所在的文件中可见。
  • 静态类成员：类的static成员属于类而不属于具体对象，所有对象共享该成员。

31. const常量和#define的区别是什么？

• 区别：
  • const：编译时常量，有类型检查，可以用在调试和类型安全中。
  • #define：预处理器宏，简单的文本替换，没有类型检查，也不会占用内存。

32. volatile的作用和用法是什么？

• 作用：告诉编译器变量可能在程序外部（如硬件或其他线程）修改，避免编译器优化时省略对该变量的访问。
• 用法：在多线程编程、内存映射I/O或中断处理程序中使用。

33. 为什么没有引用常量？

• 原因：引用必须绑定到一个对象，而常量在定义时未必存在具体的对象。引用常量没有太大意义，因为引用本质上是一个别名。

34. C/C++中变量的作用域是什么？

• 局部作用域：在函数或代码块内声明的变量，仅在该函数或代码块内可见。
• 全局作用域：在所有函数外部声明的变量，在整个文件内或其他文件（通过extern）中可见。
• 类作用域：类内定义的成员变量和成员函数，仅在类内部或通过类对象访问。

35. C++中类型转换机制有哪些？dynamic_cast转换失败时会出现什么情况？

• 类型转换机制：
  • static_cast：静态类型转换，用于相关类型之间的转换（如基本类型）。
  • dynamic_cast：用于将基类指针或引用转换为派生类指针或引用，要求有虚函数表（RTTI）。
  • const_cast：用于去掉或增加const限定符。
  • reinterpret_cast：低级别的强制转换，用于指针类型之间的转换。
• dynamic_cast转换失败时：
  • 如果转换的是指针，返回nullptr。
  • 如果转换的是引用，抛出std::bad_cast异常。