目录
- 52、vector<string>是怎么存储的？
- 53、epoll的底层原理
- 53.1 对比select和poll
- 53.2 ET和LT的工作模式
- 54、进程、线程、协程的理解和他们的通信方式
- 54.1 进程的含义
- 54.2 线程的含义
- 54.3 协程的含义
- 54.4 进程间通信IPC
- 54.5 线程间通信方式
- 55、define宏定义的用法
- 防止一个头文件被重复包含
- 求两个数的最大值和最小值
- 返回数组元素的个数
- 得到一个变量的地址
- 从指定的地址获取一个字节或者int
- 将一个字母转换为大写字母
- 56、关于数组与指针、数组名的各项细节
- 57、编译的具体过程
- 编译过程具体可分为4步`预处理`—`编译`—`汇编`—`链接`
- 预处理
- 编译
- 汇编
- 链接
52、vector是怎么存储的？
- vector底层的数组中存放的
string对象的地址- 因为需要保证随机访问，但是string本身无法立即确定其大小，所以无法直接存放string对象，而是采取存放地址的方式
53、epoll的底层原理
53.1 对比select和poll
epoll的工作方式非常高效
- select和poll是使用线性方式检测socket集合是否需要处理的，而epoll是基于红黑树来管理待检测集合的
- select和poll每次都需要线性的扫描整个集合，但是epoll是回调的方式，可以直接获知那些集合有需要响应
- select和poll需要对返回的集合进行判断才会知道哪些文件描述符是就绪的，epoll可以直接得到就绪的文件描述符集合
- epoll没有最大文件描述符的限制，仅仅受限于系统能打开的文件描述符的限制
三个操作函数
- 创建
- 添加和维护管理
- 检测是否存在有就绪的文件描述符
#include <sys/epoll.h>
// 创建epoll实例，通过一棵红黑树管理待检测集合
int epoll_create(int size);
// 管理红黑树上的文件描述符(添加、修改、删除)
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
// 检测epoll树中是否有就绪的文件描述符
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
对于int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
// 联合体, 多个变量共用同一块内存
typedef union epoll_data {
void *ptr;
int fd; // 通常情况下使用这个成员, 和epoll_ctl的第三个参数相同即可
uint32_t u32;
uint64_t u64;
} epoll_data_t;
struct epoll_event {
uint32_t events; /* Epoll events */
epoll_data_t data; /* User data variable */
};
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
// epfd 就是创建的epfd实体
// op 用于指定执行什么管理操作，是删除、添加、还是修改
// fd 用于指定要添加的socket是啥
// event 是一个结构体，用来指定fd相关事件以及一些用户数据，事件的话有EPOLLIN：读事件、EPOLLOUT：写事件、EPOLLERR：异常事件
对于int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);
// epfd 是epoll对象实例
// events 是返回的就绪状态的文件描述符
// maxevents 表示 结构体的容量
// 0-> 不等待 -1-> 一直等待
53.2 ET和LT的工作模式
LT是指水平触发: 这是默认的工作方式，如果文件描述符需要被响应，相应的事件就会被触发，如果我们不处理，或者没有处理完全，就会继续触发
ET是指边沿触发: 这是比较高校的方式，如果文件描述符需要被响应，相应的事件只会被触发一次，不管我们处理与否
- 循环接受数据，希望能够一次处理完全
- 因此需要使用非阻塞的函数，收发数据，特别是接受
54、进程、线程、协程的理解和他们的通信方式
进程、线程、协程的理解和他们的通信方式
54.1 进程的含义
- 进程是操作系统进行资源分配的基本单位；它可以申请和拥有系统资源，是一个动态的概念；
- 进程拥有自己的地址空间，也即拥有自己独立的内存空间，不同的进程之间需要IPC也即进程间通信（管道、信号、消息队列、共享内存、信号量、Socket）；
- 由于每一个进程都拥有属于自己的系统资源，因此上下文切换开销(栈、寄存器、虚拟内存、文件句柄等)比较大；进程切换由操作系统完成。
54.2 线程的含义
- 线程是进程的一个执行实体，是CPU调度的基本单位；线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一些在运行中必不可少的资源(PC、寄存器、栈)
- 同属于一个进程的线程共享进程所拥有的全部资源; 线程之间的通向主要靠共享内存、全局变量等
- 相比进程线程的切换只需要保存和恢复PC、寄存器、栈，因此开销较小；线程的切换由操作系统完成。
54.3 协程的含义
- 协程是一种用户态的轻量级线程，协程的调度完全由用户控制，不需要进入内核态；
- 协程拥有的资源更少，有自己的寄存器和栈，协程切换只需要保护好这些资源即可，协程的上下文切换开销最小，速度最快；
- 协程可以不加锁的访问全局变量（因为协程的调度由用户控制，不会出现读写竞争，因此可以不加锁———我自己的理解）
54.4 进程间通信IPC
https://www.cnblogs.com/zhuminghui/p/15405591.html
进程间的通信要经过内核
常用的IPC方式有：管道、消息队列、共享内存、信号量、信号、socket等
为什么需要通信呢？
- 因为不同的进程之间地址空间是独立的，如果需要协作，则就需要特殊的方式进行通信也即IPC通信
54.4.1、管道(pipe)
匿名管道是半双工的、单向的、如果需要相互通信，就需要创建两个管道，并且只能在由亲缘关系的进程间使用。亲缘关系如父子进程。
有名管道也是半双工的、单向的，但是可以允许无亲缘关系的进程之间通信。
缺点：管道通信方式效率低，不适合进程间频繁地交换数据。
54.4.2、消息队列
消息队列是保存在内核中的消息链表，所以消息队列的生命周期是跟随内核与操作系统的。
消息体是用户自定义的数据类型，消息的发送方和接受方必须约定好消息体的数据类型，因此每个消息体都是有固定格式和大小的存储块。
-
两个进程之间通信就像发邮件，你来一封，我回一封
-
优点：解决了信号传递信息少、管道只能曾在无格式的字节流以及缓冲区大小有限的缺点； -
缺点：通信不及时，消息体大小有限制、会发生用户态和内核态之间的频繁拷贝过程
54.4.3、共享内存
共享内存是两个进程都能访问到的一块内存空间，因此如果一个进程写入了数据，另一个进程立即就能看到。因此效率非常高，也是所有的IPC中最快的一种。
54.4.4、信号量
信号量主要是用于和共享内存进行合作，保证共享资源的互斥与同步，用于防止数据访问的冲突与覆盖问题
54.4.5、信号
Linux内部定义了几十种信号，分别代表不同的意义。可以在任何时候发送一个信号给进程，用来告诉某个进程某事件发生。
-
信号来源主要是
硬件来源和软件来源 -
当一个进程收到一个信号后，一般有三种处理方式
- 执行Linux给每一个信号提供的默认操作
- 捕捉信号，执行我们自己定义的处理函数
- 忽略不处理
54.4.6、Socket
可以用于不同设备上不同进程间的通信。
54.5 线程间通信方式
线程通信的主要目的是线程同步，所以没有像进程中用于交换数据的通信机制
主要是锁机制，如互斥锁、读写锁、条件变量、信号量
55、define宏定义的用法
define宏定义的用法
-
防止一个头文件被重复包含
#ifndef HEAD_H #define HEAD_H // 头文件内容 #endif -
求两个数的最大值和最小值
本质就是用一句话、一行代码、一个表达式实现该宏的功能，并且该表达式的结果就是宏的目标
#define MAX(x, y) ((x) > (y) ? (x) : (y)) #define MIN(x, y) ((x) > (y) ? (y) : (x)) // 宏函数的调用 cout << MAX(10, 100) << endl; // 100 -
返回数组元素的个数
#define ARR_SIZE(arr) (sizeof((arr)) / sizeof((arr[0]))) // 调用 int arr[15] = {0}; cout << ARR_SIZE(arr) << endl; // 15 -
得到一个变量的地址
#define GET_PTR(var) ((void *)&(var)) // 调用 double d = 100.11; cout << GET_PTR(d) << endl; // 0x72fdc8 -
从指定的地址获取一个字节或者int
#define MEM_B(ptr) (*((char *)(ptr))) // 获取一个字节 #define MEM_INT(ptr) (*((int *)(ptr))) // 从一块地址上去一个int -
将一个字母转换为大写字母
#define UPCASE(c) (((c) <= ('z') && (c) >= ('a')) ? ((char)((c) - ('a') + ('A'))) : (c)) cout << UPCASE('a') << endl; // A cout << UPCASE('A') << endl; // A
56、关于数组与指针、数组名的各项细节
-
数组名本身有数组属性，可以直接对数组名进行
sizeof求数组大小；赋值之后就不存在了这种属性了// 数组名本身有数组属性 int arr[15] = {0}; cout << size(arr) << endl; // 60 // 如果将数组名传递到函数中就不带有数组属性了，将退化为一个指针 cout << func1(arr) << endl; // 如果调用下面的函数，就会丧失数组属性 int func1(int arrp[]) { return sizeof(arrp); // 退化为指针后，sizeof得到的仅仅是指针大小 } -
32位机指针的大小是4个字节、64位机指针的大小是8个字节
-
数组名的用法上更类似于一个
指针常量，也即指针的指向不能改变，指向数组的首地址int arr[10] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; arr++; // 不合法---->因为数组名arr是一个指针常量，自身是不可以改变的 int a = *(arr + 1); // 等价于arr[1]; int* ptr = arr; //通过赋值操作，用一个普通的指针指向了数组arr的首地址 ptr++; // 合法 ++ptr; // 合法 int* ptr2 = &arr[0]; // 等价于 int* ptr = arr; 结果都是使得一个普通指针指向了数组的首地址 -
数组的首地址与数组的第一个元素的起始地址是等价的
int arr[3] = {1, 2, 3}; // arr指向数组的首地址 // &arr[0]指向数组第一个元素的起始地址 // 两者是同一个位置 -
指针的移动与运算
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指针和指针只能进行相减运算(得到的是间隔了多少个元素)，不能进行乘、除、加等运算
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指针只能加上一个常量
int arr[10] = {0}; int * p = arr; *(p + 9) 指向最后一个元素 等价于 arr[9] 同样也等价于*(arr + 9) 在编译器中，arr[i]的访问过程就是转化为 *(arr + i)然后访问的
-
-
关于指针数组与
数组指针// 声明一个指针数组，该数组有10个元素，其中每个元素都是一个指向 int 类型对象的指针 int *arr[10]; // 声明一个数组指针，该指针指向一个 int 类型的一维数组 int (*arr)[10];
57、编译的具体过程
编译的具体过程
-
编译过程具体可分为4步
预处理—编译—汇编—链接 -
预处理
- 展开头文件、展开宏定义、删除注释
- gcc命令：
gcc -E ... - 生成的中间文件为
.i文件，依旧是源代码
-
编译
- 将
.i文件编译成.s文件；也即源代码文件转化为汇编代码 - gcc命令：
gcc -S ... - 生成的中间文件为
.s文件，是汇编代码 - 主要的编译优化就是发生在这个阶段
- 将
-
汇编
- 将
.s文件逐行翻译成.o文件；也即从汇编翻译成二进制机器码 - gcc命令：
gcc -c ... - 生成的中间文件为
.o文件
- 将
-
链接
- 这个阶段 GCC 调用链接器对程序需要调用的库以及多个
.o文件之间进行链接，生成可执行的二进制文件 - gcc命令：直接
gcc + 源文件编译即可，不需要其他参数 - 默认生成
a.out文件，也可以使用-o 文件名，自定义生成的文件的名字（该命令也可以用于上述的几个阶段）
- 这个阶段 GCC 调用链接器对程序需要调用的库以及多个
