CentOS C++面试题及答案

CentOS C++面试题及答案（聚焦系统级与核心知识点）

以下题目结合CentOS系统特性（如进程/线程管理、内存布局、网络编程）与C++核心知识点，覆盖面试高频考点及实用场景。

1. CentOS下如何查看C++程序的内存泄漏？请给出具体命令与工具

答案：
在CentOS中，可通过Valgrind工具检测C++程序的内存泄漏。常用命令如下：

valgrind --leak-check=full ./your_program

--leak-check=full：显示详细的泄漏信息（包括泄漏位置、内存地址、调用栈）。
输出结果中，definitely lost表示确认的内存泄漏（未释放的堆内存），indirectly lost表示间接泄漏（如结构体成员未释放）。
补充：若程序依赖动态库，需通过LD_LIBRARY_PATH指定库路径，例如：
```
valgrind --leak-check=full LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/lib ./your_program
```

2. CentOS系统调用`fork()`与C++多进程编程：如何避免僵尸进程？

答案：
fork()创建的子进程结束后，若父进程未调用wait()或waitpid()回收其退出状态，子进程会变成僵尸进程（占用进程ID但无资源）。
解决方法：

方法1：父进程调用wait(NULL)阻塞等待子进程结束：

#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
int main() {
    pid_t pid = fork();
    if (pid == 0) { // 子进程
        printf("Child process\n");
        exit(0);
    } else if (pid > 0) { // 父进程
        wait(NULL); // 等待子进程结束
        printf("Child exited\n");
    }
    return 0;
}

方法2：父进程忽略SIGCHLD信号（子进程退出时发送），内核会自动回收僵尸进程：
```
signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
```
注意：在CentOS中，僵尸进程不会立即消失，需通过ps aux | grep 'Z'查看，若长期存在需重启服务或修复代码。

3. CentOS下C++多线程同步：`pthread_mutex_t`与`std::mutex`的区别

答案：

pthread_mutex_t：POSIX线程库提供的互斥锁，需手动初始化（pthread_mutex_init）与销毁（pthread_mutex_destroy），适用于C++11前的多线程编程。

#include <pthread.h>
pthread_mutex_t mutex;
pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化
pthread_mutex_lock(&mutex);       // 加锁
// 临界区代码
pthread_mutex_unlock(&mutex);     // 解锁
pthread_mutex_destroy(&mutex);    // 销毁

std::mutex：C++11标准库提供的互斥锁，无需手动管理生命周期，支持RAII（如std::lock_guard自动加锁/解锁），更安全。

#include <mutex>
std::mutex mtx;
{
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 自动加锁
    // 临界区代码
} // 自动解锁

CentOS兼容性：两者均可在CentOS中使用，但std::mutex是C++标准，跨平台性更好，推荐优先使用。

4. CentOS下C++动态库（.so文件）的编译与使用

答案：

编译动态库：将hello.cpp编译为libhello.so：
```
g++ -shared -fPIC hello.cpp -o libhello.so
```
- -shared：生成动态库；
- -fPIC：生成位置无关代码（动态库加载时无需固定地址）。
使用动态库：编写main.cpp调用动态库中的函数，编译时指定库路径：
```
g++ main.cpp -L. -lhello -o main
```
- -L.：指定库路径为当前目录；
- -lhello：链接libhello.so（省略lib前缀与.so后缀）。
运行程序：需将动态库路径加入LD_LIBRARY_PATH环境变量：
```
export LD_LIBRARY_PATH=.:$LD_LIBRARY_PATH
./main
```
CentOS系统目录：动态库也可安装到/usr/lib或/usr/local/lib，无需修改LD_LIBRARY_PATH。

5. CentOS下C++程序如何捕获信号（如SIGSEGV）？

答案：
使用signal()或sigaction()函数捕获信号，例如捕获SIGSEGV（段错误）并打印堆栈：

#include <signal.h>
#include <execinfo.h>
#include <iostream>
#include <unistd.h>

void signal_handler(int sig) {
    void* array[10];
    size_t size = backtrace(array, 10); // 获取堆栈信息
    std::cerr << "Error: signal " << sig << std::endl;
    backtrace_symbols_fd(array, size, STDERR_FILENO); // 打印堆栈到标准错误
    exit(1);
}

int main() {
    signal(SIGSEGV, signal_handler); // 注册信号处理函数
    int* p = nullptr;
    *p = 10; // 触发段错误
    return 0;
}

说明：backtrace()获取堆栈帧地址，backtrace_symbols_fd()将地址转换为可读的函数名与行号（需编译时加-rdynamic选项）。
CentOS调试：可通过gdb进一步分析core dump文件（需开启ulimit -c unlimited）。

6. CentOS下C++文件IO：`open()`与`fopen()`的区别

答案：

open()：POSIX系统调用，返回文件描述符（整数），支持底层操作（如read()、write()），适用于高性能场景。

#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int fd = open("test.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0644); // 打开/创建文件
write(fd, "Hello, CentOS!", 14); // 写入数据
close(fd); // 关闭文件

fopen()：C标准库函数，返回FILE*指针，支持缓冲IO（如fprintf()、fscanf()），适用于常规文件操作。

#include <cstdio>
FILE* fp = fopen("test.txt", "w"); // 打开文件
fprintf(fp, "Hello, CentOS!"); // 写入数据
fclose(fp); // 关闭文件

CentOS差异：open()更底层，性能更高，但需手动处理缓冲；fopen()更易用，适合大多数场景。

7. CentOS下C++如何实现进程间通信（IPC）？请列举常用方法

答案：
CentOS下C++常用的IPC方法包括：

管道（Pipe）：用于父子进程通信，分为匿名管道（pipe()）和命名管道（mkfifo()）。

int fd[2];
pipe(fd); // 创建匿名管道
if (fork() == 0) { // 子进程
    close(fd[0]); // 关闭读端
    write(fd[1], "Hello", 6);
} else { // 父进程
    close(fd[1]); // 关闭写端
    char buf[10];
    read(fd[0], buf, 10);
    std::cout << "Received: " << buf << std::endl;
}

共享内存（Shared Memory）：多个进程共享同一块内存，需配合信号量同步（semaphore）。

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmid = shmget(IPC_PRIVATE, 1024, IPC_CREAT | 0666); // 创建共享内存
char* shm = (char*)shmat(shmid, NULL, 0); // 映射到进程地址空间
strcpy(shm, "Hello from Process 1!");
shmdt(shm); // 解除映射
shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); // 删除共享内存

消息队列（Message Queue）：通过消息类型实现进程间通信，msgget()创建队列，msgsnd()发送消息，msgrcv()接收消息。
信号量（Semaphore）：用于进程同步，semget()创建信号量，semop()操作信号量（如P/V操作）。

8. CentOS下C++程序的性能分析：如何使用`gprof`？

答案：
gprof是GNU性能分析工具，用于统计函数调用次数与耗时，步骤如下：

编译时添加-pg选项：生成带分析信息的可执行文件。
```
g++ -pg your_program.cpp -o your_program
```
运行程序：生成gmon.out文件（包含性能数据）。
```
./your_program
```

分析性能：使用gprof生成报告。

gprof your_program gmon.out > analysis.txt

报告内容：包含函数调用图、每个函数的调用次数、执行时间占比（如%time、self time）。
CentOS注意：gprof仅支持单线程程序，多线程程序需使用perf工具（perf record、perf report）。

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