摩尔线程嵌入式面试题及参考答案(2万字长文)

说一下你对 drm 框架的理解。

DRM(Direct Rendering Manager)是 Linux 系统中用于管理图形显示设备的一个重要框架。

从架构层面来讲,它处于内核空间,主要目的是为用户空间的图形应用程序提供一个统一的接口来访问图形硬件。DRM 包括内核态的驱动模块和用户态的库。内核态的驱动负责和硬件进行交互,比如对显存的管理、硬件寄存器的配置等。用户态的库则方便应用程序利用内核态提供的功能进行图形渲染等操作。

在图形显示的具体流程中,DRM 可以控制显示设备的分辨率、刷新率等参数。例如,当系统启动或者用户切换显示模式时,DRM 框架通过驱动和硬件沟通来重新配置这些参数。对于图形数据的传输,它能有效地将图形数据从内存(包括显存)搬运到显示设备的缓冲区,这个过程涉及到复杂的内存映射和数据同步机制。

在安全方面,DRM 也起到了关键作用。它可以防止未经授权的应用程序对显示设备进行非法访问,保证了图形系统的安全性和稳定性。而且,DRM 还支持多种显示设备,无论是传统的 CRT 显示器还是现代的液晶显示器、虚拟现实设备等,都可以通过相应的 DRM 驱动来实现兼容。

说一下如何处理 devcoredump 跟 panic。

当遇到 devcoredump(设备内核转储)和 panic(系统崩溃)的情况,需要采取系统的方法来处理。

对于 devcoredump,首先要理解它是内核在设备相关操作出现严重错误时生成的一种调试信息转储。当发生这种情况,需要检查存储转储文件的位置。在 Linux 系统中,通常可以通过配置内核参数来指定转储文件的存储位置。找到转储文件后,利用调试工具进行分析。例如,可以使用 gdb(GNU 调试器)来分析内核转储文件。

在分析过程中,要查看调用栈信息,了解在设备操作出现问题时的函数调用路径。从底层的设备驱动函数开始,逐步向上查看可能导致错误的中间层和上层调用。还需要关注设备相关的寄存器状态等信息。有些设备驱动在出现错误时会将相关的寄存器值记录在转储文件中,通过分析这些寄存器值可以了解设备当时的状态。

对于 panic 情况,当系统发生 panic,首先要记录下 panic 时的相关信息。这些信息包括屏幕上显示的错误消息、系统日志等。在 Linux 系统中,系统日志存储在 /var/log 目录下的相关文件中,如 messages 文件。

如果是由于设备驱动问题导致的 panic,可以尝试更新或者重新安装驱动。在更新驱动之前,需要确保新的驱动和内核版本兼容。并且,在测试新驱动时,最好在一个相对安全的环境下进行,比如测试机器,避免对生产环境造成影响。同时,可以利用内核提供的调试选项,比如启用内核调试符号等,来帮助定位导致 panic 的代码位置。

说一下内存管理中伙伴系统的底层原理。

伙伴系统是一种用于内存管理的有效机制。其核心原理是将内存划分为不同大小的块,这些块之间存在一种 “伙伴” 关系。

从内存划分角度来看,伙伴系统首先会将物理内存划分为固定大小的页面。这些页面是内存分配的基本单位。假设初始有一大块连续的内存区域,它会被划分为多个相同大小的块,这些块两两之间形成伙伴关系。比如,如果初始块大小为 2 的 n 次方个页面,那么大小为 2 的 n 次方的块和另一个同样大小的相邻块就是伙伴关系。

在分配内存时,系统会按照请求的内存大小,从合适的块链表中查找空闲的块。如果没有正好大小合适的块,会查找更大的块,然后将其分割。例如,如果请求的内存大小为 2 的 m 次方个页面,系统会从大小为 2 的 m 次方或者更大的块链表中查找。如果找到一个大小为 2 的 n 次方(n > m)的空闲块,就会将这个块不断地二等分,直到得到大小为 2 的 m 次方的块来满足请求。

在内存回收时,伙伴系统的优势就更加明显。当一个内存块被释放时,它会检查它的伙伴块是否空闲。如果伙伴块也是空闲的,这两个块就会合并成一个更大的块,然后将这个更大的块放回合适大小的空闲块链表中。这种合并机制可以有效地减少内存碎片。

而且,伙伴系统可以适应不同大小的内存分配请求。无论是小内存请求,比如分配几个页面用于存储小型数据结构,还是大内存请求,比如为大型数组或者缓存分配大量页面,都可以通过伙伴系统高效地处理。同时,伙伴系统还可以和其他内存管理技术相结合,比如虚拟内存管理,进一步优化系统的内存使用效率。

如果对 4g 内存分配一页,伙伴系统流程是什么样的?

在伙伴系统中,假设要对 4GB 内存分配一页。

首先,伙伴系统会将物理内存划分成固定大小的页面,页面大小通常由系统架构决定。对于 4GB 内存,以常见的 4KB 页面大小为例,4GB 的内存总共会被划分成大约 1048576(4GB / 4KB)个页面。

当有分配一页的请求时,伙伴系统会从最小的空闲块链表开始查找。这个最小的空闲块链表通常存储的是单个页面大小的空闲块。系统会遍历这个链表,查看是否有可用的单个页面空闲块。

如果最小的空闲块链表中有空闲页面,那么直接将这个页面分配给请求者。同时,将这个页面从空闲块链表中移除。

如果最小的空闲块链表中没有空闲页面,系统会向上查找更大的空闲块链表。例如,查找存储两个页面大小的空闲块链表。如果找到,就会将这个两个页面大小的块分割成两个单个页面大小的块。一个用于满足当前的分配请求,另一个会被放入最小的空闲块链表中,作为新的空闲页面。

在分配过程中,系统会记录页面的分配状态,包括被哪个进程或者模块分配,用于什么目的等信息。这些信息有助于后续的内存管理和调试。

当内存使用完毕,需要释放这一页时,系统会检查这一页的伙伴页是否空闲。如果伙伴页也是空闲的,这两个页面就会合并成一个两个页面大小的块,然后将这个块放入合适的空闲块链表中。如果伙伴页不是空闲的,就直接将这个页面放入最小的空闲块链表中。

伙伴系统最小支持的内存大小是多少?

伙伴系统的最小支持内存大小主要取决于页面大小。页面是伙伴系统进行内存分配和管理的基本单位。

在现代操作系统中,页面大小通常是由硬件和操作系统共同决定的。以常见的 x86 架构为例,页面大小可以是 4KB、2MB 或者 1GB 等。当页面大小为 4KB 时,从理论上来说,伙伴系统最小可以管理 4KB 的内存。

不过,在实际的操作系统中,还需要考虑系统的其他开销。除了用于存储实际数据的页面,还需要一些空间来存储内存管理相关的信息,如页表、块链表的指针等。这些管理信息也占用一定的内存空间。

例如,为了记录每个页面的分配状态、所属的块链表等信息,操作系统会维护一个页表。页表本身也需要占用一定的内存。而且,为了有效地管理不同大小的块,块链表的指针等数据结构也会占用内存。

所以,虽然从页面大小角度看,最小可以是 4KB,但考虑到系统开销,实际能够有效管理的最小内存大小会比 4KB 稍大一些,具体大小取决于操作系统的具体实现和配置。而且,随着内存技术的发展和系统需求的变化,页面大小也可能会调整,从而影响伙伴系统最小支持的内存大小。

mmap 底层是怎么实现的?它是怎么分配内存的?

mmap 是一种内存映射机制,用于将文件或者设备内存映射到进程的地址空间。

在底层实现方面,当调用 mmap 时,系统首先会检查请求的映射参数是否合法。这包括检查映射的地址范围是否在进程可访问的范围内,以及映射的长度是否符合要求等。然后,系统会根据文件系统或者设备驱动的具体实现来确定如何进行映射。对于文件映射,内核会和文件系统交互。文件系统会根据文件的存储结构,找到对应的物理存储位置。比如在 ext4 文件系统中,会通过文件的 inode 信息来定位数据块的物理位置。

在内存分配上,mmap 并不是直接分配物理内存。它主要是在进程的虚拟地址空间中分配一块连续的地址范围。这个虚拟地址范围的大小由用户指定的映射长度决定。当进程第一次访问这个映射区域时,会触发一个缺页异常。此时,内核会根据映射的类型来处理。如果是文件映射,内核会从文件对应的物理存储位置读取数据,填充到物理内存页中,并将这个物理内存页和之前分配的虚拟地址进行映射关联。如果是匿名映射(比如用于共享内存等情况),内核会从物理内存中分配空闲的页面,并建立虚拟地址和物理地址的映射。

而且,mmap 的内存分配和回收也和页面管理机制有关。当内存紧张时,内核可以根据页面置换算法将 mmap 映射的页面换出到磁盘等存储设备,释放物理内存。当再次访问这些被换出的页面时,又会触发缺页异常,将页面重新加载到内存中。

copy_from_user 是怎么实现的?为什么要进行拷贝,而不直接映射?

copy_from_user 的主要功能是将用户空间的数据拷贝到内核空间。

在实现上,内核首先会检查用户空间地址是否合法。因为用户空间的程序可能存在错误或者恶意操作,所以必须确保访问的用户空间地址是在进程的合法地址范围内。这个检查过程涉及到对进程地址空间边界的判断。

然后,内核会根据要拷贝的数据大小,逐字节或者逐块地将数据从用户空间搬运到内核空间。这个过程可能会涉及到对缓存的操作。在现代处理器架构中,数据在内存和 CPU 之间通常会经过多级缓存。当进行拷贝时,数据会从用户空间所在的缓存层次或者内存位置,通过系统总线等传输通道,被搬运到内核空间对应的缓存或者内存位置。

之所以要进行拷贝而不是直接映射,主要是出于安全和稳定性的考虑。如果直接将用户空间地址映射到内核空间,用户空间程序的错误或者恶意操作可能会直接影响内核空间的数据。例如,用户空间程序可能会意外地修改内核空间的数据结构,导致系统崩溃或者出现安全漏洞。通过拷贝,内核可以对数据进行合法性检查和过滤,确保只有符合要求的数据进入内核空间。

而且,直接映射可能会导致数据一致性问题。因为用户空间和内核空间的访问权限和管理机制不同,直接映射可能会使得数据在不同的访问环境下出现不一致的情况。而拷贝操作可以使得内核在自己独立的空间内对数据进行处理,更好地维护数据的一致性和完整性。

常见的内存分配 API 有哪些?kmallloc、vmalloc、kmap 这些有什么区别?它们的底层是怎么实现的?

常见的内存分配 API 有 kmalloc、vmalloc、kmap 等。

kmalloc 主要用于在内核空间分配连续的物理内存块。它的特点是分配的内存物理地址是连续的,适用于对内存连续性要求较高的情况,比如设备驱动中用于直接和硬件交互的数据缓冲区。在底层实现上,kmalloc 是基于内核的 slab 分配器或者伙伴系统。当请求分配内存时,kmalloc 会先检查 slab 缓存中是否有合适大小的空闲内存块。如果有,就直接从 slab 缓存中取出并返回。如果没有,它可能会请求伙伴系统分配新的内存页面,然后将这些页面划分成合适大小的块放入 slab 缓存中供后续分配。

vmalloc 用于分配虚拟地址连续但物理地址不一定连续的内存空间。这种分配方式适用于需要较大内存空间,但对物理地址连续性没有严格要求的情况。例如,在加载大型内核模块时可以使用 vmalloc。其底层实现主要是通过在虚拟地址空间中分配连续的地址范围,然后将这些虚拟地址映射到不同的物理内存页面。当请求 vmalloc 分配内存时,内核会在虚拟地址空间中找到合适的连续地址范围,然后为每个页面分配物理内存,通过页表建立虚拟地址和物理地址的映射关系。

kmap 主要用于将高端内存映射到内核地址空间。高端内存是指那些物理地址超出了内核直接访问范围的内存区域。在底层实现上,kmap 会利用特殊的映射机制来将高端内存映射到内核能够访问的虚拟地址空间。它通过中间的映射表或者转换机制,使得内核能够像访问普通内存一样访问高端内存。

kmalloc 和 vmalloc 的区别在于,kmalloc 保证物理地址连续,适用于对硬件操作等对物理连续性敏感的场景,而 vmalloc 更关注虚拟地址的连续性,物理地址可以不连续,适用于分配较大内存空间的情况。kmap 则主要是针对高端内存的特殊映射机制,和前两者的用途有所不同。

说一下对 Linux 内核的了解。

Linux 内核是 Linux 操作系统的核心部分,它管理着系统的各种资源并且为应用程序提供了运行环境。

从功能模块来看,Linux 内核包含了进程管理模块。这个模块负责创建、调度和终止进程。例如,当用户在终端启动一个程序时,内核的进程管理模块会为这个程序创建一个新的进程,为其分配必要的资源,如内存空间、CPU 时间片等。进程调度算法在内核中起到关键作用,像完全公平调度算法(CFS)可以根据进程的优先级和时间等因素合理地分配 CPU 资源,使得多个进程能够高效地共享 CPU。

在内存管理方面,Linux 内核采用了多种复杂的机制。如伙伴系统用于管理物理内存的分配和回收,减少内存碎片。还有虚拟内存管理,通过将物理内存和磁盘空间结合,使得系统能够运行比实际物理内存更大的程序。例如,当系统内存不足时,内核可以将暂时不使用的内存页面交换到磁盘上的交换空间,等需要时再重新加载到内存中。

文件系统是 Linux 内核的另一个重要组成部分。它支持多种文件系统类型,如 ext4、XFS 等。内核的文件系统模块负责文件的存储、读取和写入操作。当用户在应用程序中打开一个文件时,内核会通过文件系统找到文件在磁盘上的存储位置,将文件内容读取到内存中。并且,内核还负责维护文件的元数据,如文件的权限、大小、创建时间等信息。

设备驱动也是 Linux 内核的关键部分。它允许内核与各种硬件设备进行通信。无论是简单的键盘、鼠标,还是复杂的网络设备、图形显卡等,都有相应的内核驱动程序。这些驱动程序负责将硬件设备的功能抽象成内核能够理解和处理的接口,使得应用程序可以通过系统调用间接地使用硬件设备。

网络功能也集成在内核中。Linux 内核支持多种网络协议,如 TCP/IP 协议栈。它可以处理网络数据包的发送和接收,包括网络连接的建立、数据的传输和错误处理等操作。

内核态和用户态的区别是什么?

内核态和用户态是操作系统中两种不同的运行状态。

从权限角度来看,内核态具有最高的权限。在内核态下,程序可以访问系统的所有资源,包括硬件设备、内存管理单元等。例如,内核态的程序可以直接对物理内存进行读写操作,能够控制 CPU 的各种寄存器来实现进程调度等复杂操作。而用户态的权限相对较低,用户态的程序只能访问自己的地址空间和有限的系统资源。用户态程序如果要访问硬件设备或者进行一些特权操作,必须通过系统调用向内核发出请求。

在内存访问范围方面,内核态可以访问整个系统的内存空间,包括内核空间和用户空间。它能够对内存进行管理和分配,例如通过伙伴系统分配物理内存,通过虚拟内存管理机制实现内存和磁盘的交换等操作。用户态程序则只能访问自己所属进程的地址空间。这个地址空间是由内核为其分配的,并且受到严格的限制,以防止一个用户态程序干扰其他程序或者系统的正常运行。

从运行的程序类型来看,内核态主要运行操作系统的核心程序,如进程调度程序、设备驱动程序、内存管理程序等。这些程序是系统正常运行的基础,它们负责管理和维护系统的各种资源。用户态运行的则是用户应用程序,如文本编辑器、浏览器、游戏等。这些应用程序通过系统调用与内核态的程序进行交互,以完成一些需要系统资源或者特权操作的任务。

在系统稳定性方面,内核态的程序如果出现错误,可能会导致整个系统崩溃。因为内核态程序直接操作系统的核心资源,一旦出现错误,如对内存的错误写入或者对硬件设备的错误配置,可能会引发严重的后果。而用户态程序即使出现错误,通常只会影响到自身的运行,不会对整个系统造成致命的影响。

用户态系统调用之后,内核态会做什么?

当用户态发起系统调用后,内核态会进行一系列复杂且关键的操作。

首先,内核会进行参数验证。因为用户态程序可能会传递错误或者非法的参数,内核需要检查这些参数是否符合系统调用的要求。例如,对于文件读取的系统调用,内核会检查文件描述符是否有效、读取的偏移量是否在合理范围等。

接着,内核会根据系统调用号来确定要执行的具体内核函数。系统调用号就像是一个索引,每个系统调用都有对应的唯一编号。通过这个编号,内核可以找到对应的处理函数。比如,对于系统调用号为 0 的 read 系统调用,内核会找到对应的文件读取处理函数。

然后,在执行具体函数过程中,如果涉及到资源访问,内核会进行资源管理操作。以内存分配系统调用为例,内核会根据请求的内存大小和类型,通过内存管理模块(如伙伴系统或 slab 分配器)来分配内存。如果是设备相关的系统调用,内核会调用相应的设备驱动程序。设备驱动程序会和硬件进行交互,例如向磁盘控制器发送读取指令或者向网络接口卡发送数据包。

在执行完相关操作后,内核会将结果返回给用户态。这个返回过程可能涉及到数据的拷贝。如果系统调用是获取某些系统信息,如获取系统时间或者进程状态,内核会将这些信息从内核空间拷贝到用户态指定的内存区域。而且,内核还会更新一些系统状态,如进程的资源使用统计、文件的访问时间等。最后,内核会将控制权交还给用户态程序,让用户态程序能够继续执行后续的操作。

用过哪些内核调试工具?

在调试内核相关问题时,有几种实用的工具。

一是 GDB(GNU 调试器)。它可以用于调试内核转储文件(core dump)。当内核出现错误导致生成转储文件时,GDB 可以帮助分析这些文件。通过加载转储文件,GDB 能够查看内核当时的调用栈信息。例如,能看到在发生错误时函数的调用顺序,从最底层的设备驱动函数一直到上层的系统调用处理函数。同时,GDB 还可以查看变量的值,对于理解内核代码中变量在错误发生时的状态很有帮助。在内核编译时,需要添加调试符号,这样 GDB 才能更好地解析内核代码中的函数和变量。

另一个工具是 KDB(Kernel Debugger)。KDB 是专门用于 Linux 内核调试的工具。它可以在系统运行时或者内核崩溃后进入调试状态。在运行时调试中,KDB 可以暂停内核的运行,然后查看内核的各种状态信息。例如,可以查看进程列表、内存映射情况、设备寄存器状态等。在处理内核崩溃问题时,KDB 能够提供崩溃现场的详细信息,如导致崩溃的指令地址、寄存器的值等,有助于定位内核代码中的错误。

还有 printk 函数。虽然它不是传统意义上的调试工具,但在调试内核时非常有用。通过在关键的内核代码位置插入 printk 语句,可以输出调试信息。这些信息可以显示在系统日志中,通常存储在 /var/log 目录下的相关文件中。printk 可以输出变量的值、函数的执行路径等信息,帮助开发人员了解内核代码的执行情况。不过,过度使用 printk 可能会影响系统性能,并且在生产环境中需要谨慎使用,以免日志文件过度膨胀。

用过哪些实现线程同步的方法?

在多线程编程中,线程同步是非常重要的。

一种常用的方法是互斥锁(Mutex)。互斥锁用于保护共享资源,确保在同一时刻只有一个线程可以访问共享资源。当一个线程想要访问共享资源时,它首先需要获取互斥锁。如果互斥锁已经被其他线程获取,那么这个线程就会被阻塞,直到互斥锁被释放。例如,在一个多线程的文件写入程序中,多个线程可能会同时尝试写入同一个文件。通过使用互斥锁,可以保证每次只有一个线程能够对文件进行写入操作,避免文件内容被破坏。

条件变量(Condition Variable)也是常用的线程同步方法。它通常和互斥锁一起使用。条件变量允许线程等待某个特定的条件满足。比如,在一个生产者 - 消费者模型中,消费者线程可以等待缓冲区中有数据这个条件。当生产者线程向缓冲区添加数据后,它可以通过条件变量通知等待的消费者线程。消费者线程在接收到通知后,会检查条件是否满足,如果满足就可以获取互斥锁并访问共享资源。

信号量(Semaphore)同样可以用于线程同步。信号量可以看作是一个计数器,它可以允许一定数量的线程同时访问共享资源。例如,有一个可以同时容纳 3 个线程的资源池,就可以使用信号量来控制进入资源池的线程数量。当信号量的值大于 0 时,线程可以获取信号量并访问资源,访问完成后释放信号量,信号量的值会相应增加。这种方式可以有效地控制对有限资源的访问。

读写锁(Read - Write Lock)适用于对共享资源的读操作多于写操作的情况。读写锁允许多个线程同时对共享资源进行读操作,但在写操作时,只允许一个线程进行。这样可以提高程序的并发性能,因为读操作通常不会改变共享资源的状态,多个线程同时读是安全的。

说一下对 C++ 虚函数和多态的理解。

C++ 中的虚函数和多态是面向对象编程中的重要概念。

虚函数是在基类中声明的函数,它在基类中可能有一个实现,但主要目的是为了在派生类中被重写。通过在函数前面加上关键字 “virtual” 来声明虚函数。例如,在一个图形类的层次结构中,基类 “Shape” 可能有一个虚函数 “draw”。这个函数在基类中的实现可能只是一个简单的框架,比如设置一些默认的绘图参数。

多态是通过虚函数来实现的一种机制。当通过基类指针或引用调用虚函数时,实际执行的函数版本是根据对象的实际类型来决定的。例如,有一个派生类 “Circle” 和 “Rectangle” 都继承自 “Shape”。当有一个 “Shape*” 类型的指针指向一个 “Circle” 对象时,调用 “draw” 函数会执行 “Circle” 类中重写的 “draw” 函数,而不是基类中的 “draw” 函数。

从代码的可维护性和扩展性角度来看,虚函数和多态提供了很大的便利。比如在一个游戏开发中,游戏中有各种不同类型的角色,每个角色都有自己的行为。可以定义一个基类 “Character”,其中有虚函数 “move” 和 “attack”。然后,不同的角色类(如 “Warrior”、“Mage” 等)可以从 “Character” 类派生,并根据自身的特点重写这些虚函数。这样,在游戏的主循环中,通过一个 “Character*” 类型的数组来管理所有的角色,就可以方便地调用每个角色的行为函数,而不需要为每个角色类型单独编写代码。

在内存模型方面,当使用虚函数时,每个包含虚函数的类对象会有一个额外的指针,这个指针指向一个虚函数表(vtable)。虚函数表中存储了类中所有虚函数的地址。当调用虚函数时,通过这个虚函数表来找到实际要执行的函数地址。这种机制保证了在运行时能够正确地调用派生类中重写的虚函数。

说一下对虚拟内存的理解。

虚拟内存是操作系统中的一个重要概念,它提供了一种抽象的内存访问方式。

从基本原理来讲,虚拟内存使得每个进程都有自己独立的虚拟地址空间。这个虚拟地址空间是连续的,对于 32 位系统,虚拟地址空间大小通常是 4GB,对于 64 位系统则要大得多。然而,实际的物理内存可能远远小于虚拟地址空间。虚拟内存通过将虚拟地址和物理地址进行映射来实现对内存的管理。

在内存分配方面,当进程启动时,操作系统会为其分配虚拟地址空间。这个过程并不直接分配物理内存。当进程访问某个虚拟地址时,会通过页表来查找对应的物理地址。如果这个虚拟地址对应的物理地址尚未分配,就会触发一个缺页异常。例如,当一个程序首次访问一个新的函数或者变量时,可能会发生这种情况。操作系统在处理缺页异常时,会从物理内存中分配空闲的页面,或者将其他暂时不使用的页面换出到磁盘(交换空间),然后将新的页面加载进来,建立虚拟地址和物理地址的映射。

对于内存保护,虚拟内存也起到了关键作用。每个进程的虚拟地址空间被划分为不同的区域,如代码段、数据段、堆栈段等。不同的区域有不同的访问权限,例如代码段通常是只读和可执行的,数据段是可读写的。这种权限划分可以防止进程对内存的非法访问,提高系统的安全性。

从系统资源利用的角度看,虚拟内存使得系统能够运行比实际物理内存更大的程序。通过将暂时不使用的内存页面交换到磁盘上的交换空间,释放物理内存用于其他程序或者数据。但是,频繁的页面交换会导致系统性能下降,因为磁盘的读写速度远远慢于内存。

在多任务环境下,虚拟内存使得每个进程都感觉自己拥有完整的内存空间,各个进程之间的虚拟地址空间是相互独立的。这有利于实现进程的隔离,一个进程的错误或者异常不会轻易影响到其他进程的运行。

在 C++ 成员函数里面如何引用初始化?

在 C++ 成员函数中进行引用初始化主要涉及到几种情况。

首先,对于成员变量引用的初始化。如果是在类的构造函数中初始化引用类型的成员变量,必须通过初始化列表来完成。例如,假设有一个类MyClass,其中包含一个引用成员变量refVar和一个普通成员变量normalVar,构造函数可以这样写:

class MyClass {
    int& refVar;
    int normalVar;
public:
    MyClass(int& arg) : refVar(arg), normalVar(0) {}
};

在这里,通过初始化列表refVar(arg)将传入的参数arg的引用赋值给refVar。这是因为引用一旦定义就必须初始化,而且不能重新赋值为其他对象的引用。在构造函数体中,就可以像使用普通引用一样使用refVar

另外,如果是在成员函数中对局部引用变量进行初始化,就和在普通函数中初始化引用类似。例如:

class MyClass {
public:
    void myFunction() {
        int localVar = 10;
        int& localRef = localVar;
        // 可以在这个函数内部使用localRef来操作localVar的值
        localRef = 20;
    }
};

在这个例子中,在myFunction成员函数中,定义了一个局部变量localVar,然后通过int& localRef = localVar;初始化了一个引用localRef,这个引用指向localVar。之后就可以通过localRef来修改localVar的值。

如果涉及到对象引用的初始化,比如在一个类的成员函数中初始化另一个类对象的引用。假设存在类ClassAClassB,在ClassB的成员函数中初始化ClassA对象的引用:

class ClassA {};
class ClassB {
public:
    void anotherFunction() {
        ClassA objA;
        ClassA& refToA = objA;
        // 此时可以通过refToA来操作objA
    }
};

在这个anotherFunction函数中,先创建了ClassA的对象objA,然后通过ClassA& refToA = objA;初始化了一个引用refToA指向objA,这样就可以在函数内部通过这个引用对objA进行操作。

说一下对 memoryorder 的理解。

在多线程编程中,memory_order是 C++ 标准库原子类型(std::atomic)的一个重要概念,用于控制原子操作的内存顺序。

从基本概念上讲,memory_order主要用于定义原子操作之间的顺序关系以及原子操作和非原子操作之间的顺序关系。它是为了解决在多线程环境下,由于编译器优化和处理器乱序执行可能导致的内存访问顺序问题。

例如,有std::memory_order_relaxed这种内存顺序。在这种顺序下,原子操作是没有同步或顺序约束的,除了原子性本身。这意味着原子操作可以在不考虑其他线程的情况下进行重新排序。比如,对于两个原子变量std::atomic<int> atomicVar1std::atomic<int> atomicVar2,在一个线程中执行atomicVar1.store(10, std::memory_order_relaxed);atomicVar2.store(20, std::memory_order_relaxed);,这两个操作的顺序在这个线程中可能会被编译器或者处理器改变顺序,在另一个线程中观察这两个操作的顺序也可能是不同的。

与之相对的是std::memory_order_seq_cst(顺序一致性),这是最强的内存顺序。它保证所有的原子操作都以一个全局的顺序执行,就好像所有的线程都按照顺序依次执行原子操作一样。这种内存顺序可以保证程序的行为是直观和容易理解的,但可能会带来一定的性能开销。例如,在一个复杂的多线程程序中,如果多个线程对多个原子变量进行操作,使用std::memory_order_seq_cst可以确保每个线程看到的操作顺序是一致的。

还有std::memory_order_acquirestd::memory_order_release这一对内存顺序。std::memory_order_release用于在一个线程中标记一个原子操作,当这个操作完成后,之前的所有读写操作都对其他线程可见。std::memory_order_acquire则用于在另一个线程中,当执行这个原子操作时,保证在这个操作之后的读写操作不会被重新排序到这个操作之前。这种机制常用于实现锁或者信号量等同步原语。

通过合理地选择memory_order,可以在保证程序正确性的同时,优化多线程程序的性能。不同的内存顺序适用于不同的场景,需要根据具体的多线程算法和数据访问模式来决定。

说一下内存屏障。

内存屏障是一种硬件或者软件机制,用于控制处理器和编译器对内存操作的顺序。

从硬件角度来看,现代处理器为了提高性能,会采用乱序执行技术。也就是说,处理器可能不会按照程序代码中指令的顺序来执行内存操作。例如,处理器可能会先执行后面的加载指令,再执行前面的存储指令。内存屏障可以阻止这种乱序执行。它就像是在指令流中设置了一个关卡,当处理器执行到内存屏障指令时,会确保在屏障之前的所有内存操作都完成之后,才会开始执行屏障之后的内存操作。

在软件层面,编译器也会对代码进行优化,可能会改变内存操作的顺序。内存屏障可以告诉编译器不要对某些内存操作进行重新排序。例如,在一个多线程程序中,一个线程对共享变量进行写操作,另一个线程对这个共享变量进行读操作。如果没有内存屏障,编译器可能会将写操作之后的一些无关代码提前执行,导致另一个线程读取到错误的值。

有几种常见的内存屏障类型。写内存屏障(Store Memory Barrier)主要用于确保在屏障之前的所有存储操作都在屏障之后的存储操作之前完成。这可以保证共享变量的写操作顺序是正确的。例如,在一个线程中,如果先更新了一个全局变量的标志位,然后再更新另一个相关的全局变量,写内存屏障可以保证这两个写操作的顺序在其他线程看来是正确的。

读内存屏障(Load Memory Barrier)则是确保在屏障之前的所有加载操作都在屏障之后的加载操作之前完成。这在读取多个相关的共享变量时很有用。例如,一个线程要读取两个相关的共享变量来判断一个条件是否成立,读内存屏障可以保证读取这两个变量的顺序是正确的,不会因为乱序读取而得到错误的结果。

全内存屏障(Full Memory Barrier)既包含了写内存屏障的功能,也包含了读内存屏障的功能。它可以确保在屏障之前的所有内存操作(包括存储和加载)都在屏障之后的所有内存操作之前完成。这种类型的内存屏障是最严格的,但在一些对内存顺序要求极高的场景下是必要的。

内存屏障的使用需要谨慎,因为过度使用可能会导致性能下降。在多线程编程中,需要根据具体的并发模型和数据访问模式来合理地使用内存屏障,以确保程序的正确性和性能的平衡。

说一下函数重载和函数重写。

函数重载和函数重写是面向对象编程中两个容易混淆但又非常重要的概念。

函数重载是指在同一个作用域内,可以有多个同名函数,但是它们的参数列表不同。参数列表的不同可以体现在参数的个数、参数的类型或者参数的顺序上。例如,在一个 C++ 类或者命名空间中,有以下函数重载的情况:

class MyClass {
public:
    int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
    double add(double a, double b) {
        return a + b;
    }
    int add(int a, int b, int c) {
        return a + b + c;
    }
};

在这个MyClass类中,add函数有三个重载版本。第一个版本接受两个整数参数并返回它们的和;第二个版本接受两个双精度浮点数参数并返回它们的和;第三个版本接受三个整数参数并返回它们的和。编译器会根据调用函数时传入的实际参数的类型、个数和顺序来确定调用哪一个重载版本。这种机制使得代码更加灵活,可以为不同类型的参数提供相似的功能。

函数重写则是发生在继承关系中。当派生类重新定义了基类中的虚函数时,就称为函数重写。例如,有一个基类BaseClass和一个派生类DerivedClass

class BaseClass {
public:
    virtual void print() {
        std::cout << "BaseClass print" << std::endl;
    }
};
class DerivedClass : public BaseClass {
public:
    void print() override {
        std::cout << "DerivedClass print" << std::endl;
    }
};

在这个例子中,DerivedClass重写了BaseClass中的print函数。重写的关键在于基类中的函数必须是虚函数(使用virtual关键字声明),并且派生类中的函数在函数签名(函数名、参数列表和返回类型)上要与基类中的虚函数相同。当通过基类指针或者引用调用这个虚函数时,实际执行的函数版本是根据对象的实际类型来决定的。例如,有一个BaseClass* ptr = new DerivedClass();,当调用ptr->print();时,会执行DerivedClass中的print函数,而不是BaseClass中的print函数。这体现了多态性,使得程序能够根据对象的实际类型来动态地选择执行正确的函数。

说一下 malloc 的底层实现原理。

malloc 是 C 语言中用于动态分配内存的函数。其底层实现涉及到多个复杂的机制。

从基本原理上讲,malloc 是在堆(heap)上分配内存的。操作系统为每个进程分配了一块堆空间,malloc 函数就是在这个堆空间中寻找合适的内存块来满足用户的内存请求。

在底层实现中,malloc 通常会维护一个空闲内存块的链表。这个链表中的每个节点代表一个空闲的内存块。当用户调用 malloc 请求分配一定大小的内存时,malloc 首先会遍历这个空闲内存块链表,寻找大小合适的内存块。如果找到的空闲内存块大小正好等于请求的大小,那么就直接将这个内存块从链表中移除,然后将其返回给用户。

如果没有找到大小正好合适的内存块,但是找到一个比请求大小大的内存块,malloc 会将这个大的内存块分割。例如,用户请求 10 字节的内存,而找到一个 20 字节的空闲内存块,malloc 会将这个 20 字节的内存块分割成一个 10 字节的内存块返回给用户,另一个 10 字节的内存块仍然留在空闲内存块链表中作为新的空闲块。

在内存分配后,malloc 还会对分配的内存块进行一些标记。这些标记用于记录内存块的状态,如是否已分配、大小等信息。这有助于在内存释放(free 函数)时能够正确地识别和处理这些内存块。

当用户调用 free 函数释放内存时,malloc 会将释放的内存块重新加入到空闲内存块链表中。如果释放的内存块相邻的内存块也是空闲的,那么 malloc 会将它们合并成一个更大的空闲内存块,以减少内存碎片。

另外,malloc 的实现还会考虑内存对齐的问题。为了提高处理器访问内存的效率,malloc 分配的内存块的起始地址通常是按照一定的字节数对齐的。例如,在 32 位系统中,内存块的起始地址可能是 4 字节对齐的,在 64 位系统中可能是 8 字节对齐的。这是因为处理器在访问内存时,对对齐的内存地址访问速度更快。

说一下 malloc 的优化。

malloc 的优化主要可以从几个方面来考虑。

首先是内存分配策略的优化。一种常见的优化是采用分级分配策略。例如,对于小内存块的分配,可以单独维护一个小内存块空闲链表。当请求分配小内存时,直接从这个专门的链表中查找,避免在整个堆空间的大链表中搜索,从而提高分配速度。同时,对于频繁请求的特定大小内存块,可以预先分配并缓存一定数量的这种大小的内存块。

内存碎片管理也是优化的关键部分。在传统的 malloc 实现中,内存碎片可能会随着内存的频繁分配和释放而增多。可以采用内存碎片整理机制来优化。例如,定期检查空闲内存块链表,将相邻的空闲内存块合并成更大的空闲块。另外,在分配内存时,尽量减少不必要的内存分割。如果有一个合适大小的空闲内存块稍大于请求大小,并且分割后剩余部分过小难以再利用,就可以考虑直接将这个稍大的空闲块分配出去,而不是进行分割。

缓存机制也能有效优化 malloc。除了上面提到的对特定大小内存块的缓存,还可以利用局部性原理。由于程序在运行过程中,内存的分配和使用往往具有一定的局部性,即对内存的访问在一段时间内集中在某些区域。因此,可以根据程序的运行情况,缓存最近使用过的空闲内存块或者经常请求的大小的内存块。这样,当再次需要这些内存块时,可以快速地分配。

从对齐方面优化,合理选择内存对齐方式可以提高性能。在保证处理器能够高效访问内存的前提下,尽量减少对齐带来的内存浪费。例如,在某些情况下,如果处理器对 8 字节对齐和 4 字节对齐的访问速度差异不大,可以选择 4 字节对齐,这样可以在一定程度上减少内存空间的浪费,从而提高内存利用率。

另外,在多线程环境下,malloc 的并发性能也很重要。可以采用线程本地存储(TLS)技术,为每个线程维护一个本地的小内存池或者空闲内存块链表。这样,当线程需要分配内存时,首先在本地的内存池中查找,减少了多个线程对全局堆空间的竞争,提高了并发性能。

深拷贝和浅拷贝的区别是什么?

深拷贝和浅拷贝是在处理对象复制时的两种不同方式。

浅拷贝是指在拷贝一个对象时,只是简单地复制对象的数据成员的值。如果对象的数据成员是基本数据类型,如整数、浮点数等,那么浅拷贝能够很好地复制这些数据。例如,有一个简单的类MyClass,其中包含一个整数成员变量num

class MyClass {
public:
    int num;
};

当进行浅拷贝时,新对象的num成员变量会被赋值为原始对象num成员变量的值。但是,如果对象的数据成员是指针类型,浅拷贝就会出现问题。例如,假设MyClass包含一个指针成员变量ptr

class MyClass {
public:
    int* ptr;
};

在浅拷贝时,新对象的ptr指针会被赋值为原始对象ptr指针的值。这意味着新对象和原始对象的ptr指针将指向同一块内存区域。如果通过一个对象修改了这块内存区域的数据,那么另一个对象也会受到影响。

深拷贝则不同,它会完整地复制对象及其所包含的数据。对于包含指针成员变量的对象,深拷贝会为新对象的指针分配新的内存空间,并将原始对象指针所指向的数据复制到新的内存空间中。例如,对于上述包含ptr指针的MyClass对象,在深拷贝时,会为新对象的ptr指针分配一块新的内存空间,然后将原始对象ptr所指向的数据逐个字节地复制到新的内存空间中。

这样,深拷贝后的新对象和原始对象是完全独立的,它们的数据成员即使是指针类型,所指向的内存区域也是不同的,修改其中一个对象的数据不会影响到另一个对象。在实际应用中,当对象的数据成员包含动态分配的内存(如通过new分配的内存)或者资源(如文件句柄等)时,深拷贝能够确保对象的复制是完整和独立的,避免出现数据共享和意外修改的问题。

说一下多态原理。

多态是面向对象编程中的一个重要概念,它主要基于虚函数和继承机制来实现。

在 C++ 等编程语言中,当一个类中有虚函数时,编译器会为这个类创建一个虚函数表(vtable)。虚函数表是一个指针数组,其中的每个元素指向一个虚函数的入口地址。对于包含虚函数的类的每个对象,会在对象的内存布局中包含一个虚函数表指针(vptr)。这个指针指向所属类的虚函数表。

当通过基类指针或者引用调用虚函数时,程序会根据对象的实际类型来决定执行哪个函数。例如,有一个基类Base和一个派生类DerivedBase类中有一个虚函数virtual void func()Derived类重写了这个虚函数。

class Base {
public:
    virtual void func() {
        std::cout << "Base::func" << std::endl;
    }
};
class Derived : public Base {
public:
    void func() override {
        std::cout << "Derived::func" << std::endl;
    }
};

当有一个Base* ptr = new Derived();,然后调用ptr->func();时,由于ptr所指向的实际对象是Derived类型,程序会通过ptr所指向对象的虚函数表指针(vptr)找到Derived类的虚函数表,然后从虚函数表中找到func函数的入口地址,执行Derived类中的func函数。

这种机制使得程序可以根据对象的实际类型动态地选择执行正确的函数,而不是仅仅根据指针或者引用的类型来执行。多态性增强了程序的灵活性和可扩展性。例如,在一个图形绘制系统中,可以定义一个基类Shape,其中有虚函数draw,然后不同的图形类(如CircleRectangle等)作为派生类重写draw函数。通过一个Shape*类型的数组来存储各种图形对象,就可以通过循环调用draw函数来绘制不同的图形,而不需要为每种图形单独编写绘制代码。

说一下函数重载原理。

函数重载允许在同一个作用域内有多个同名函数,它们的区别在于参数列表(参数的个数、类型或者顺序)不同。

在编译阶段,编译器会根据函数调用时传入的实际参数来确定调用哪个重载版本。编译器会对每个函数进行名称修饰(Name Mangling),将函数名和参数信息编码成一个唯一的内部名称。例如,在 C++ 中,对于一个名为add的函数,如果有两个不同的重载版本,一个接受两个整数参数,另一个接受两个双精度浮点数参数,编译器会为它们生成不同的内部名称。

当编译器看到一个函数调用时,它会检查实际传入的参数。如果传入的是两个整数,编译器会查找内部名称与接受两个整数参数的add函数版本对应的函数;如果传入的是两个双精度浮点数,编译器会查找对应的接受双精度浮点数参数的add函数版本。

这个过程涉及到编译器的类型检查和符号解析。在类型检查方面,编译器会严格比较实际传入参数的类型和重载函数参数列表中要求的类型。例如,对于一个重载函数,参数列表要求是int类型,而实际传入的是double类型,编译器会尝试进行类型转换。如果类型转换是允许的(如intdouble之间可以进行隐式转换),并且只有一个重载函数在经过转换后能够匹配,那么编译器会选择这个函数;如果有多个函数在经过转换后都可能匹配,编译器会产生一个模糊调用的错误。

在符号解析过程中,编译器会在当前作用域以及相关的命名空间等范围内查找合适的函数符号。一旦找到唯一匹配的函数符号,编译器就会将函数调用转换为对这个特定函数的调用指令,这个指令会在程序运行时执行对应的函数代码。

说一下 vector 和 list 的区别。

vector 和 list 是 C++ 标准模板库(STL)中的两种容器,它们在存储方式、性能特点和使用场景等方面有诸多不同。

从存储方式来看,vector 是一种顺序容器,它在内部使用连续的内存空间来存储元素。这就像一个数组,元素在内存中是一个接一个地存储的。例如,当定义一个vector<int>时,所有的整数元素在内存中是紧密排列的。这种存储方式使得 vector 可以通过索引快速地访问元素。就像访问数组一样,通过vector[]运算符或者at函数,可以在常数时间内访问任意位置的元素,时间复杂度为 O (1)。

list 则是一种双向链表容器。每个元素(节点)在内存中的位置并不要求连续,而是通过指针(或者引用)来链接前后的元素。这种存储方式使得 list 在插入和删除元素时具有优势。当在 list 中插入一个元素时,只需要调整相邻元素的指针即可,不需要像 vector 那样移动大量的元素。同样,在删除元素时,也只需要修改相关元素的指针,而不会影响其他元素在内存中的位置。

在性能方面,vector 在随机访问上性能很好,但在插入和删除元素(特别是在中间位置)时可能会比较复杂。如果要在 vector 的中间插入一个元素,那么这个元素之后的所有元素都需要向后移动一个位置,这可能会导致大量的元素复制操作,时间复杂度为 O (n),其中 n 是元素的数量。而 list 在插入和删除元素时,时间复杂度为 O (1),只要找到要插入或者删除的位置即可。但是,list 的随机访问性能较差,因为要访问一个特定位置的元素,需要从链表的头部或者尾部开始遍历,时间复杂度为 O (n)。

在使用场景上,vector 适合于需要频繁进行随机访问,并且元素数量相对固定或者插入和删除操作主要发生在末尾的情况。例如,存储一个矩阵的元素或者一个固定大小的数据集合。list 则更适合于需要频繁进行插入和删除操作,而对随机访问要求不高的场景。比如,实现一个任务队列,任务的添加和删除操作比较频繁,而对任务的随机访问需求较少。

说一下右值引用。

右值引用是 C++11 引入的一个重要特性。右值引用主要用于延长临时对象(右值)的生命周期以及实现移动语义和完美转发。

从概念上来说,右值是一个表达式,它要么是一个字面常量,比如整数常量、字符常量等,要么是一个临时对象,这个临时对象在表达式结束后就会销毁。右值引用使用 “&&” 来表示,例如 “int&& rvalue_ref = 5;”,这里的 “5” 是一个右值,通过右值引用 “rvalue_ref” 可以延长这个临时值的生命周期,在后续代码中可以使用这个引用。

移动语义是右值引用的一个关键应用。在没有右值引用之前,对象的赋值和拷贝操作通常是通过拷贝构造函数和赋值运算符来完成的。例如,当把一个对象赋值给另一个对象时,会复制对象的所有数据成员。但是,对于一些临时对象,比如函数返回的局部对象,这种拷贝操作可能是不必要的,而且可能会消耗较多的资源。通过移动语义,可以将临时对象的资源 “移动” 到另一个对象中,而不是进行复制。例如,对于一个包含动态分配内存的类,有一个移动构造函数可以将临时对象的指针成员所指向的内存资源转移给新的对象,然后将临时对象的指针置为空,这样就避免了资源的浪费。

完美转发也是右值引用的一个重要用途。在模板函数中,通过右值引用可以将参数按照原始的类型(左值或者右值)传递给其他函数。例如,在一个函数模板中,接收一个参数为右值引用,然后在函数内部可以将这个参数以相同的左值或者右值性质转发给其他函数,从而保证函数调用的正确性和高效性。这在实现泛型库或者代理函数等场景中非常有用。

信号和槽的链接方式有哪些?

在使用信号和槽的机制(如在 Qt 框架中)时,有多种链接方式。

一种是自动连接方式。在这种方式下,信号和槽的连接是基于对象之间的父子关系以及信号和槽的声明顺序等因素自动建立的。例如,在 Qt 中,如果一个对象是另一个对象的子对象,当父对象发出某些信号时,子对象中对应的槽函数可能会自动被调用。这种连接方式比较方便,适用于简单的场景,它依赖于框架内部的信号 - 槽连接规则来确定何时建立连接以及如何调用槽函数。

手动连接是另一种常见的方式。通过显式地调用连接函数来建立信号和槽之间的联系。例如,在 Qt 中使用 “connect” 函数。在手动连接时,需要明确指定信号发送者(通常是一个对象的指针)、信号函数、槽接收者(也是一个对象的指针)和槽函数。这种方式提供了更精确的控制,可以在任何需要的时候建立连接,并且可以灵活地选择信号和槽的组合。比如,可以将一个按钮的点击信号连接到一个自定义函数,这个自定义函数可以用于更新界面或者执行其他业务逻辑。

还有一种是通过信号映射(Signal Mapping)来连接。这种方式在有多个相似信号和槽需要连接的情况下比较有用。例如,有一组按钮,每个按钮都有自己的点击信号,而对应的槽函数执行的操作有相似的逻辑。通过信号映射,可以将这些信号统一映射到一个通用的槽函数处理机制中。在这个槽函数中,可以根据信号的来源或者其他相关信息来区分不同的操作,这样可以减少代码的重复,提高代码的可维护性。

说一下 static_cast 和 dynamic_cast 的区别。

static_cast 和 dynamic_cast 是 C++ 中的两种类型转换操作符,它们在功能和使用场景上有明显的区别。

static_cast 主要用于在相关类型之间进行强制转换,这些相关类型包括基本数据类型和具有继承关系的类类型。对于基本数据类型,比如将一个整数转换为浮点数或者反之,可以使用 static_cast。例如,“int i = 5; float f = static_cast<float>(i);”,这里将整数 “i” 转换为浮点数 “f”。

在类层次结构中,static_cast 可以用于向上转型(将派生类指针或引用转换为基类指针或引用)和向下转型(将基类指针或引用转换为派生类指针或引用)。但是,在向下转型时,它不会进行运行时类型检查。例如,有一个基类 “Base” 和一个派生类 “Derived”,“Base* base_ptr = new Derived ();”,可以使用 “Derived* derived_ptr = static_cast<Derived*>(base_ptr);” 进行向下转型。如果实际对象类型不是 “Derived”,这种转换可能会导致未定义行为。

dynamic_cast 主要用于在类的继承层次结构中进行安全的向下转型。它会在运行时进行类型检查。如果转换是合法的,即基类指针或引用实际上指向的是目标派生类对象,那么转换会成功;如果不是,dynamic_cast 会返回一个空指针(对于指针类型)或者抛出一个 “bad_cast” 异常(对于引用类型)。例如,同样是 “Base* base_ptr = new Derived ();”,使用 “Derived* derived_ptr = dynamic_cast<Derived*>(base_ptr);” 进行向下转型时,如果 “base_ptr” 确实指向一个 “Derived” 对象,那么转换成功,否则 “derived_ptr” 会是一个空指针。

总的来说,static_cast 侧重于在编译时进行类型转换,它的效率相对较高,但安全性较低,尤其是在向下转型时。dynamic_cast 侧重于运行时类型检查,保证了转换的安全性,但由于运行时检查会带来一定的性能开销。

对于 C++11 的 thread,怎么把一个类的成员函数作为线程入口函数?

在 C++11 中,要将一个类的成员函数作为线程入口函数,可以通过以下方式。

首先,需要创建一个类的对象,因为成员函数是属于某个对象的。假设我们有一个类 “Worker”,它有一个成员函数 “doWork” 作为线程要执行的任务。

class Worker {
public:
    void doWork() {
        // 这里是线程要执行的具体任务
    }
};

然后,有两种主要的方法来将这个成员函数作为线程入口函数。

一种方法是使用 std::bind。std::bind 可以将成员函数和对象绑定在一起,生成一个可调用对象。例如:

Worker worker;
std::thread t(std::bind(&Worker::doWork, &worker));

在这里,“std::bind (&Worker::doWork, &worker)” 将 “Worker” 类的成员函数 “doWork” 和对象 “worker” 绑定在一起,生成一个新的可调用对象。这个可调用对象可以作为参数传递给 “std::thread” 的构造函数,从而创建一个新的线程,当线程启动时,就会执行绑定的成员函数 “doWork”。

另一种方法是使用 lambda 表达式。lambda 表达式可以捕获类对象,然后在内部调用成员函数。例如:

Worker worker;
std::thread t([&worker]() {
    worker.doWork();
});

在这个 lambda 表达式中,通过捕获 “worker” 对象,然后在 lambda 函数体中调用 “worker.doWork ()”,这样就可以将成员函数作为线程入口函数。之后将这个 lambda 表达式作为参数传递给 “std::thread” 的构造函数来创建线程。

public/protected/private 继承的访问权限分别是什么?

在 C++ 中,继承方式(public、protected、private)会影响派生类对基类成员的访问权限。

对于 public 继承,这是最直观的一种继承方式。基类的 public 成员在派生类中仍然是 public 成员,基类的 protected 成员在派生类中仍然是 protected 成员。这意味着派生类的对象可以访问基类的 public 成员,派生类的成员函数可以访问基类的 public 和 protected 成员。例如,有一个基类 “Base”,其中有一个 public 函数 “publicFunction” 和一个 protected 变量 “protectedVar”,通过 public 继承得到派生类 “Derived”,在 “Derived” 类中,可以通过对象访问 “Base” 类的 “publicFunction”,并且在 “Derived” 类的成员函数中可以访问 “Base” 类的 “protectedVar”。

对于 protected 继承,基类的 public 和 protected 成员在派生类中都变为 protected 成员。这就限制了派生类对象对基类成员的直接访问。派生类的对象不能访问基类的原来的 public 成员,但是派生类的成员函数可以访问基类的原来的 public 和 protected 成员。例如,同样是 “Base” 和 “Derived” 类,在 protected 继承下,“Derived” 类的对象不能直接调用 “Base” 类的 “publicFunction”,但是在 “Derived” 类的成员函数内部可以访问 “Base” 类的 “publicFunction” 和 “protectedVar”。

对于 private 继承,基类的所有成员(public、protected)在派生类中都变为 private 成员。这意味着派生类的对象不能访问基类的任何成员,并且派生类之外的其他类也不能通过派生类对象访问基类的成员。在派生类的成员函数内部可以访问基类的原来的 public 和 protected 成员,但是这些访问权限被限制在派生类内部,对于派生类的派生类(如果有的话),这些成员的访问权限会进一步受到限制。例如,在 private 继承下,“Derived” 类的对象不能访问 “Base” 类的任何成员,在 “Derived” 类的成员函数中可以访问 “Base” 类的成员,但是如果有一个从 “Derived” 类派生的类 “Derived2”,它不能访问 “Base” 类的成员,因为这些成员在 “Derived” 类中已经变为 private 了。


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