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柯達面試題詳解
一個(gè)朋友參加柯達的面試，被幾個(gè)問(wèn)題郁悶了，回來(lái)整理一下，鞏固一下基礎知識，順便分享給大家，下次可不能再讓面試官給難住了:)
系統調用與函數的區別
從程序完成的功能來(lái)看，函數庫提供的函數通常是不需要操作系統的服務(wù)，函數是在用戶(hù)空間內執行的，除非函數涉及到I/O操作等，一般是不會(huì )切到核心態(tài)的。系統調用是要求操作系統為用戶(hù)提供進(jìn)程，提供某種服務(wù)，通常是涉及系統的硬件資源和一些敏感的軟件資源等。函數庫的函數，尤其與輸入輸出相關(guān)的函數，大多必須通過(guò)Linux的系統調用來(lái)完成。因此我們可以將函數庫的函數當成應用程序設計人員與系統調用程序之間的一個(gè)中間層，通過(guò)這個(gè)中間層，我們可以用一致的接口來(lái)安全的調用系統調用。這樣程序員可以只要寫(xiě)一次代碼就能夠在不同版本的linux系統間使用積壓種具體實(shí)現完全不同的系統調用。至于如何實(shí)現對不同的系統調用的兼容性問(wèn)題，那是函數庫開(kāi)發(fā)者所關(guān)心的問(wèn)題。
從程序執行效率來(lái)看，系統調用的執行效率大多要比函數高，尤其是處理輸入輸出的函數。當處理的數據量比較小時(shí)，函數庫的函數執行效率可能比較好，因為函數庫的作法是將要處理的數據先存入緩沖區內，等到緩沖區裝滿(mǎn)了，再將數據一次寫(xiě)入或者讀出。這種方式處理小量數據時(shí)效率比較高，但是在進(jìn)行系統調用時(shí)，因為用戶(hù)進(jìn)程從用戶(hù)模式進(jìn)入系統核心模式，中間涉及了許多額外的任務(wù)的切換工作，這些操作稱(chēng)為上下文切換，此類(lèi)的額外工作會(huì )影響系統的執行效率。但是當要處理的數據量比較大時(shí)，例如當輸入輸出的數據量超過(guò)文件系統定義的盡寸時(shí)，利用系統調用可獲得較高的效率。
從程序的可移植性的角度來(lái)看，相對于系統調用，C語(yǔ)言的標準備函數庫(ANSI C) 具備較高的可移植性，在不同的系統環(huán)境下，只要做很少的修改，通常情況是不需要修改的。
可重入函數概念： 主要用于多任務(wù)環(huán)境中，一個(gè)可重入的函數簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是可以被中斷的函數，也就是說(shuō)，可以在這個(gè)函數執行的任何時(shí)刻中斷它，轉入OS調度下去執行另外一段代碼，而返回控制時(shí)不會(huì )出現什么錯誤;而不可重入的函數由于使用了一些系統資源，比如全局變量區，中斷向量表等，所以它如果被中斷的話(huà)，可能會(huì )出現問(wèn)題，這類(lèi)函數是不能運行在多任務(wù)環(huán)境下的。
也可以這樣理解，重入即表示重復進(jìn)入，首先它意味著(zhù)這個(gè)函數可以被中斷，其次意味著(zhù)它除了使用自己棧上的變量以外不依賴(lài)于任何環(huán)境(包括static)，這樣的函數就是purecode(純代碼)可重入，可以允許有該函數的多個(gè)副本在運行，由于它們使用的是分離的棧，所以不會(huì )互相干擾。如果確實(shí)需要訪(fǎng)問(wèn)全局變量(static)，一定要注意實(shí)施互斥手段�？芍厝牒瘮翟诓⑿羞\行環(huán)境中非常重要，但是一般要為訪(fǎng)問(wèn)全局變量付出一些性能代價(jià)。 編寫(xiě)可重入函數時(shí)，若使用全局變量，則應通過(guò)關(guān)中斷、信號量(即P、V操作)等手段對其加以保護。 說(shuō)明：若對所使用的全局變量不加以保護，則此函數就不具有可重入性，即當多個(gè)進(jìn)程調用此函數時(shí)，很有可能使有關(guān)全局變量變?yōu)椴豢芍獱顟B(tài)。 堆和棧的區別 一個(gè)由c/C++編譯的程序占用的內存分為以下幾個(gè)部分 1、棧區(stack) 由編譯器自動(dòng)分配釋放，存放函數的參數值，局部變量的值等。其操作方式類(lèi)似于數據結構中的棧。 2、堆區(heap) 一般由程序員分配釋放，若程序員不釋放，程序結束時(shí)可能由OS回收 。注意它與數據結構中的堆是兩回事，分配方式倒是類(lèi)似于鏈表，呵呵。 3、全局區(靜態(tài)區)(static)，全局變量和靜態(tài)變量的存儲是放在一塊的，初始化的全局變量和靜態(tài)變量在一塊區域，未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另一塊區域。 - 程序結束后有系統釋放 4、文字常量區 常量字符串就是放在這里的。 程序結束后由系統釋放 5、程序代碼區存放函數體的二進(jìn)制代碼。 在什么情況下析構函數必須是虛函數若類(lèi)中有虛函數，這個(gè)類(lèi)的析構函數應該是虛的析構函數，否則會(huì )有錯假設夫類(lèi)為a，子類(lèi)為b，當a* p = new b();要析構p指向的對象時(shí)，若a中的析構函數不是virtual則調用 p時(shí)，不會(huì )調用b的析構函數，這樣在b中分配的資源就無(wú)法釋放了。你可以在a和b的析構函數中輸出看一下，或者用調試工具跟蹤看一下 在全局變量和全局靜態(tài)變量有什么區別變量可以分為：全局變量、靜態(tài)全局變量、靜態(tài)局部變量和局部變量。
按存儲區域分，全局變量、靜態(tài)全局變量和靜態(tài)局部變量都存放在內存的靜態(tài)存儲區域，局部變量存放在內存的棧區。
按作用域分，全局變量在整個(gè)工程文件內都有效;靜態(tài)全局變量只在定義它的文件內有效;靜態(tài)局部變量只在定義它的函數內有效，只是程序僅分配一次內存，函數返回后，該變量不會(huì )消失;局部變量在定義它的函數內有效，但是函數返回后失效。
全局變量和靜態(tài)變量如果沒(méi)有手工初始化，則由編譯器初始化為0。局部變量的值不可知。靜態(tài)全局變量，只本文件可以用。全局變量是沒(méi)有定義存儲類(lèi)型的外部變量,其作用域是從定義點(diǎn)到程序結束.省略了存儲類(lèi)型符,系統將默認為是自動(dòng)型.
靜態(tài)全局變量是定義存儲類(lèi)型為靜態(tài)型的外部變量,其作用域是從定義點(diǎn)到程序結束,所不同的是存儲類(lèi)型決定了存儲地點(diǎn),靜態(tài)型變量是存放在內存的數據區中的, 它們在程序開(kāi)始運行前就分配了固定的字節,在程序運行過(guò)程中被分配的字節大小是不改變的.只有程序運行結束后,才釋放所占用的內存.自動(dòng)型變量存放在堆棧區中.堆棧區也是內存中一部分,該部分內存在程序運行中是重復使用的.聲明變量與定義變量有什么區別聲明是向編譯器介紹名字--標識符。它告訴編譯器“這個(gè)函數或變量在某處可找到，它的模樣象什么”。而定義是說(shuō)：“在這里建立變量”或“在這里建立函數”。它為名字分配存儲空間。無(wú)論定義的是函數還是變量，編譯器都要為它們在定義點(diǎn)分配存儲空間。對于變量，編譯器確定變量的大小，然后在內存中開(kāi)辟空間來(lái)保存其數據，對于函數，編譯器會(huì )生成代碼，這些代碼最終也要占用一定的內存。在C和C++中，可以在不同的地方聲明相同的變量和函數，但只能有一個(gè)定義(有時(shí)這稱(chēng)為ODR，單一定義規則)。。。
定義也可以是聲明，如果有int x;，之前編譯器未發(fā)現標識符x，編譯器則把這一標識符看成是定義并立即為它分配存儲空間。 。。。。。 對“變量聲明”的解釋向來(lái)模糊且自相矛盾。。。 函數聲明包括函數類(lèi)型、函數名、參數列表和一個(gè)分號，這些信息足以編譯器認出它是一個(gè)函數聲明并可識別出這個(gè)函數的外部特征。由此推斷，變量聲明應是類(lèi)型標識后面跟一個(gè)標識符。如int a;但這產(chǎn)生了一個(gè)矛盾，這段代碼有足夠的信息讓編譯器為之分配存儲空間，而且編譯器也確實(shí)給之分配了存儲空間。要解決這個(gè)問(wèn)題，對于C和C++需要一個(gè)關(guān)鍵字來(lái)說(shuō)明“這是一個(gè)聲明，它的定義在別的地方”，這個(gè)關(guān)鍵字就是extern，它表示變量是在文件以外定義的，或在文件后面定義的。
在變量定義前加extern表示聲明一個(gè)變量但不定義它，如： extern int a; extern也可用于函數聲明，如： extern int func1(int length,int width); 但由于沒(méi)有函數體，編譯器必把它當成聲明而非定義,extern對于函數來(lái)說(shuō)是多余的、可選的。C語(yǔ)言的設計者并不要求函數聲明使用extern，這可能有些令人遺憾，如果函數聲明也要求用extern，那么形式上與變量聲明更加一致了，從而減少了混亂(但這就需要更多的輸入，這也許能解釋為什么不要求函數聲明使用extern的原因)。。。 什么是字節對齊,為什么要對齊?
現代計算機中內存空間都是按照byte劃分的，從理論上講似乎對任何類(lèi)型的變量的訪(fǎng)問(wèn)可以從任何地址開(kāi)始，但實(shí)際情況是在訪(fǎng)問(wèn)特定類(lèi)型變量的時(shí)候經(jīng)常在特定的內存地址訪(fǎng)問(wèn)，這就需要各種類(lèi)型數據按照一定的規則在空間上排列，而不是順序的一個(gè)接一個(gè)的排放，這就是對齊。
對齊的作用和原因：各個(gè)硬件平臺對存儲空間的處理上有很大的不同。一些平臺對某些特定類(lèi)型的數據只能從某些特定地址開(kāi)始存取。比如有些架構的CPU在訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)沒(méi)有進(jìn)行對齊的變量的時(shí)候會(huì )發(fā)生錯誤,那么在這種架構下編程必須保證字節對齊.其他平臺可能沒(méi)有這種情況，但是最常見(jiàn)的是如果不按照適合其平臺要求對數據存放進(jìn)行對齊，會(huì )在存取效率上帶來(lái)?yè)p失。比如有些平臺每次讀都是從偶地址開(kāi)始，如果一個(gè)int型(假設為32位系統)如果存放在偶地址開(kāi)始的地方，那么一個(gè)讀周期就可以讀出這32bit，而如果存放在奇地址開(kāi)始的地方，就需要2個(gè)讀周期，并對兩次讀出的結果的高低字節進(jìn)行拼湊才能得到該32bit數據。顯然在讀取效率上下降很多。
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