面试重难点问题（C++）

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网络部分
1.问，四次挥手的过程，和双方状态变化？
挥手这前，两边都是established状态，客户端发起断开请求，向服务器发送fin请求，状态变为fin_wait_1。服务器对断开请求进行响应，发送ack报文，状态变为closed_wait，等服务器要发送到客服端的数据发送完毕，服务器也发起断开连接的请求，向客户端发送fin，状态变为last_ack，客户端这边先是收到ack报文，状态变为fin_wait_2，接着收到服务端的断开请求，进行响应，进行最后一次握手，发送ack，状态变为time_wait，等待2msl(报文最大生存时间)，最后状态为closed，服务端收到客户端的ack报文，最后状态也为closed，此时双方的连接都断开了

2.为什么要四次握手？
因为断开连接不是一方断开就行了，tcp通信是双向通信，所以要两边都断开，而两次挥手对应一次断开连接，所以要四次挥手

3.一定要三次握手才能连接吗?其他次数呢?
大于等于三次都可以，但三次就可以完成了，多次握手只会浪费资源，降低效率，而小于三次，假如为一次的话，一来不能验证双方接收功是否正常，二来服务器非常容易被搞崩溃，因为客户端只要无限向服务端发送syn连接请求报文，服务端就得一直进行连接，显然不合适。
那两次呢，一来还是不能验证功能是否完整，比如只握两次手，不能验证服务端不能验证自己是否能发，和客户端是否能收，二来还是同样的原因，容易崩溃。
三次是建立通信验证功能完整的最小次数。综上所述，是三次握手最合适

4.tcp和udp的区别，谈谈呗？
一，tcp是面向连接的传输层协议，在通信之前要建立一个通信通道，三次握手就是建立这个通道的过程，而四次挥手就是销毁这个通道的过程。而udp是无连接的传输层协议，在通信之前无需，建立连接。
二，tcp只有两个端点，所以通信只能一对一，而udp可以支持一对一，一对多，多对多通信。
三，tcp是可靠传输，保证传输的报文数据，无差错，不重复，按序到达，而udp是不可靠传输，只能努力交付报文数据，不保证数据的完整性，可靠性。
四，udp的传输速度大于tcp的速度
五，tcp有流量控制和拥塞控制，udp没有
刘，tcp首部有20个字节，开销大，储存信息大，而udp只有8个字节，开销小，储存信息小。

5.tcp是如何做到可靠传输的呢?
第一呢，tcp通过三次握手，四次挥手，来保证所建立的传输信道是可靠的
第二，tcp通过ARQ协议(超时自动重传)来确保数据传输的正确性，通过滑动窗口协议来确保接收方能够及时处理发来的数据报文，进行流量控制。
第三呢，tcp使用慢开始，拥塞避免，快重传和快恢复拥塞控制，避免网络拥塞。
通过以上三点来确保可靠传输

6.osi七层模型和对应功能?
物理层:
利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输(底层数据传输
)
数据链路层:
定义数据的基本格式，比如如何传输，如何表示，如，网卡Mac的地址
物理层:
定义IP编址，定义路由功能，如，不同设备的数据转发。
传输层:进行传输数据的控制，如tcp，udp
会话层:
控制应用程序之间的会话能力，比如不同软件数据发给不同的软件
表示层:
数据格式标识，基本压缩加密功能
应用层:直接向用户提供服务，完成用户希望完成的，如http，https

7.http的常见状态码？
301永久重定向
302暂时重定向
404资源没有找到
400请求错误
500服务器错误

8.4位首部长度作用?
读取tcp前20字节，提取出4位首部长度，也就是获得tcp报头大小size，要是这个size大于20字节说明还要对相应的选项，剩下的就是有效载荷

9.16位源端口号的作用?
因为内核中用哈希维护了端口号和进程的关系，所以可以通过端口号找到对应的进程

10.32位序号和32位确认序号作用?
因为发送方发送的报文，到达接收端的顺序可能是不一样的，比如1002 1003 1001
那么就需要报文序号，把到达的报文排好序，确保数据的可靠，而确认序号的作用是，向对端发出信号，说之前的报文我收到了，请从这个序号后面开始继续发送，谢谢。

11.16位窗口大小的作用？
16位窗口大小表示发端告诉对端，自己的接收缓冲区还有多少空间

12.6位标志位作用?
不同的报文有不同的类型，对应着不同处理动作比如要是是正常通信的报文，直接放缓冲区，等待用户读取，要是是连接断开请求，就不是用户去处理这个数据，而操作系统让tcp执行相应的握手和挥手动作
标志位有这些，syn中标记为1表示请求连接，fin位为1表示请求断开，ack为1表示对上次收到的报文的确定

13.16位检验和作用？
16为检验和作用检验数据是否出错了

14.16位紧急指针的作用?
当对端堆积了很多请求待处理或者有个请求要紧急处理，要使用16位紧急指针，而对端会优先处理这个报文

STL 部分
15.谈谈STL的容器?
STL的容器分为两种，序列化容器，关联化容器
序列化容器有
vector底层是一段连续的线性的空间
list底层是双向链表
deque单调链表
(可以组合成stack，queue，优先级队列 )
set和multiset是红黑色(平衡搜索二叉树)
map和multimap同上
unordered_set和unordered_map底层是哈希表

16.具体谈谈set
OK好的 set可以去重，他不允许重复的值的出现，用迭代器遍历set可以得到有序的序列e，因为底层是红黑树，所以元素不能被修改，而且搜索速度为logn，比unordered_set慢。

17.multiset和multimap呢？
multiset允许键值冗余，multimap允许键值冗余

18.具体谈谈map吧?
map是关联化容器，底层是红黑树，所以不能修改元素，搜索速度为logn，可以去重，有序，不能键值冗余，可以通过键值key，找到值value

19.平衡二叉树?
1.左右子树也是平衡二叉树
2.左右子树高度之差不差过1
3.左树的节点值全部小于根节点值，右树的节点值全部大于根节点的值
红黑树?
红黑树是一颗二叉搜索树，他在节点类里增加了一个颜色变量，时刻确保最长路径的长度不超过最短路径的两倍，因而近似平衡。
规则有 根节点必须是黑色，每个节点不是黑色就是红色，要是一个节点是红色，那么他的子节点就一定是黑色等等

20.为什么有了平衡二叉树还要红黑树?
虽然平衡二叉树的查找，搜索，删除的时间复杂度都是logn，但要插入，和删除打破了高度之差就要进行复杂的旋转，是一笔不小的开支。而红黑树的就不需要通过旋转节点来时时刻刻，保持高度之差不超过一，可以改变节点的颜色，从而避免多余的旋转开销

21.谈谈unordered_set吧
数据的储存无序，可以去重，不允许重复
查找时间复杂度为log1，但迭代效率比set低

22.谈谈unordered_map
无序 去重 可以使用[]获取value值
查找log1，迭代效率低
unordered_multiset和unordered_multimap不多说
哈希表实现，允许键值冗余

23.谈谈哈希表，?
哈希表是一种高效的查找数据结构
常见的有两类
一是闭散列，分为线性探测，就是往后推一，还有中是二次探测，加i的平方
二是散列式，意思就是说，当产生哈希冲突时，把冲突的元素挂着后面，形成链表，其中一类方法，负载因子保持在0.7左右，二类方法负载因子可以超过1。当这个链表过多元素，查找的速率就退化成on了，那此刻便可以把链表变成红黑树，变为logn，此谓，哈希桶里中红黑树，桶里中树

24.哈希表位置为什么要有三种状态?
有存在，删除，空白三种状态，是为了确保能够正确进行查找，比如在线性探测中，查找时要到空数组位置，要是没有三种状态，就直接返回哈希表中没有这个元素的结果，但其实，这个空数组位置可能只是被删除留下的空白位，后面有我们要查找的元素

查找40这种情况

25.哈希表扩容怎么扩?
不要按2倍2倍的关系去扩大哈希表容量，按素数数字扩大，假如此时容量是10，可以变成13，大一点可以扩大成19，甚至可以拿一个数组保存要扩大容量素数

linux部分

26.什么叫临界资源，临界区，原子性？
多线程执行流共享的资源叫临界资源
线程内部，访问临界资源的代码叫临界区
不会被任何调度机制打断的只有两种状态的叫原子性

27.为什么变量a–不是原子性操作?
因为有三步，第一步，把变量加载到寄存器中，第二步，寄存器完成–操作，第三步，操作系统把寄存器的值放回内存中

28.pthread_mutex_t mutex定义互斥量
pthread_mutex_init(&mutex,null)初始化互斥量
pthread_mutex_destroy(&mutex)销毁互斥量
pthread_mutex_lock(&mutex)加锁
pthread_mutex_unlock(&mutex)解锁

29.怎么保证申请锁的过程是原子性的呢?
刚开始内存中的mutex为1，寄存器里的al为1，当线程申请锁的时候，将自己寄存器中的al值清零，然后将mutex和al交换，这个交换指令为一条汇编指令，然后寄存器判断al是否大于0，然后大于0，则，加锁成功，若此时，有其他线程申请加锁，由于内存中mutex为0，进行交换后，寄存器中的al还是为0，所以会申请失败，这套流程保证了，申请锁的过程是原子性的

30.什么叫线程安全？
当有多个执行流并发同一段代码，不会出现不同的结果，称为线程安全
什么叫做重入，什么叫做可重入函数？
当一个执行流执行一个函数，还没执行完，就有其他的执行流来执行，叫做重入。一个函数在重入的情况下，不会出现其他情况，叫做可重入函数，否则就是不可重入函数

31.可重入和线程安全的联系？
可重入是指函数，线程安全是指线程在执行代码时是否安全
可重入函数一定是线程安全的，但反过来不一定成立

32.谈谈死锁？
打个比分，有两个线程个申请了一把锁，此时两个线程都想要对方的锁，就申请，结果失败，然后两个线程都被挂起等待，但两把锁都无法释放，此时这两把锁就是死锁了。
当然单执行流也可能导致死锁，比如一个线程连续申请两次加锁，第一次成功，但第二次会失败被挂起等待锁的释放，而这把锁本来就被自己线程拿住了，挂起状态无法释放，所以此时也会变成死锁！

33.死锁的必要条件？
满足死锁的四个条件，比如不剥夺条件，一个线程获得的资源，在未使用完之前，不能强制剥夺。满足了死锁的四个必要条件才可能产生死锁。
避免死锁的方法，破坏四个必要条件，避免锁未释放的情况，还有一些算法，比如银行家算法，死锁检测算法

34.为什么条件变量要配合互斥锁使用?
如果没有互斥锁，当唤醒等待条件变量满足的线程时，可能会有多个线程被唤醒，进行执行同一个临界区就可能有线程安全

35条件变量相关函数？
pthread_cond_t cond
定义一个条件变量
pthread_cond_init(&cond)
初始化一个条件变量
pthread_cond_wait(&cond,&mutex)
阻塞等待一个条件变量
pthread_cond_signal(&cond)唤醒一个阻塞在条件变量上的线程
pthread_cond_broadcast(&cond)
唤醒所有阻塞在条件变量上的线程
pthread_cond_destroy(&cond)销毁一个条件变量

36.说说pthread_cond_wait函数的作用?
第一，阻塞等待条件变量的满足
第二，释放已有的互斥锁
第三，当条件变量满足后，线程被唤醒后，立马申请互斥锁
其中第一二步是原子性操

他日若遂凌云志，敢笑黄巢不丈夫！