畅唐网络游戏开发-C++ 一面

1、实习这段经历你主要做了什么，最大的收获是什么

2、一个程序运行时，加载的是实际的物理地址还是虚拟地址

答案：程序运行时，CPU 执行层面看到的首先是 虚拟地址，不是直接拿物理地址来跑。现代操作系统一般都采用虚拟内存机制，每个进程拥有自己的虚拟地址空间，代码段、堆、栈、共享库这些区域在进程视角下都是连续或者相对独立的虚拟地址。

虚拟地址最终会通过页表映射到物理地址，地址转换通常还会借助 TLB 来加速。所以对用户程序来说，平时接触的指针地址、函数地址、本地变量地址，本质上都是虚拟地址。只有在 MMU 做地址转换后，才真正落到物理内存上。

3、进程切换的时候做了什么工作

答案：进程切换本质上是 CPU 从当前进程的执行现场切到另一个进程的执行现场。这个过程里操作系统通常要保存当前进程的上下文，再恢复目标进程的上下文。

这里的上下文不只是寄存器值，还包括程序计数器、栈指针、页表基址、调度状态、内核栈信息，有些架构下还会涉及浮点寄存器、SIMD 寄存器这些扩展状态。如果切换的是不同进程，地址空间也会跟着切换；如果是线程切换但线程属于同一进程，地址空间通常不变，只需要切执行流上下文。

所以进程切换的成本往往比用户态函数调用高很多，真正昂贵的地方既包括寄存器保存恢复，也包括地址空间切换、TLB 失效以及缓存局部性被破坏。

4、上下文切换的时候，虚拟地址映射到物理地址的关系会发生改变吗

答案：如果切换的是 不同进程，那虚拟地址到物理地址的映射关系通常会改变，因为每个进程有自己的页表。即使两个进程里看到同样的虚拟地址，比如都叫 0x400000，它们也完全可能映射到不同的物理页。

切换时操作系统会切换页表基址寄存器，之后同样的虚拟地址会按新进程的页表重新解释。这也是为什么进程之间默认不能直接访问彼此内存。如果访问的虚拟页当前没有映射，或者对应物理页不在内存，就会触发缺页中断。缺页中断和上下文切换不是一回事，但它们都可能导致 CPU 从当前执行流陷入内核。

如果切换的是同一进程内的线程，一般虚拟地址映射关系不变，因为它们共享地址空间。

5、CPU 的执行调度算法有了解吗，说说这些算法

答案：常见调度算法大概有这几类：先来先服务、短作业优先、优先级调度、时间片轮转、多级反馈队列。

先来先服务实现简单，但对短任务不友好；短作业优先平均等待时间可能更优，但需要预估任务长度，现实里不太稳定；优先级调度适合区分任务重要程度，但可能导致低优先级饥饿；时间片轮转适合分时系统，公平性比较好；多级反馈队列是工程上更常见的折中方案，会根据进程行为动态调整优先级，兼顾交互性和吞吐。

Linux 里如果说普通进程调度，通常会提到 CFS，也就是 Completely Fair Scheduler。它不是简单轮转，而是尽量让每个可运行任务获得“相对公平”的 CPU 时间，用虚拟运行时间来组织调度顺序。

6、进程间通信有哪些方式，它们各自的优劣势是什么

答案：进程间通信常见有管道、命名管道、消息队列、共享内存、信号、套接字、信号量这些。

如果只是父子进程之间做简单单向通信，匿名管道很方便，但能力有限；命名管道可以让无亲缘关系进程通信，不过本质上还是偏流式；消息队列适合按消息边界传输，编程模型清晰，但吞吐一般不如共享内存；共享内存速度最快，适合大数据量场景，但同步复杂，需要自己处理并发一致性；信号更适合做异步通知，不适合承载大量数据；套接字最通用，本机和跨机器都能用，扩展性最好，但开销相对更高。

所以如果数据量很大而且是同机多进程，通常优先考虑共享内存；如果更关注通用性和边界清晰，套接字会更稳妥。

7、设计一个基类，要求必须通过 `std::shared_ptr` 管理，禁止栈分配和裸 `new`，同时又能安全拿到自己的 `shared_ptr`，怎么设计

答案：这个场景的关键点有两个，一个是 限制对象创建方式，另一个是 安全自引用。

限制创建方式通常会把构造函数设成受保护或者私有，并且提供静态工厂函数返回 std::shared_ptr。这样外部既不能直接栈上构造，也不能随便 new。安全自引用则一般依赖 std::enable_shared_from_this，这样对象在已经被 shared_ptr 托管后，成员函数内部可以通过 shared_from_this() 安全拿到指向自身的 shared_ptr，用于异步回调或延长生命周期。

这里有个边界要注意：对象如果还没进入 shared_ptr 控制，就调用 shared_from_this()，会出问题。所以必须保证对象确实是通过工厂函数创建，并立即交给 shared_ptr 托管。

代码：

#include <iostream>
#include <memory>
#include <functional>
using namespace std;

class Base : public enable_shared_from_this<Base> {
public:
    using Ptr = shared_ptr<Base>;

    virtual ~Base() = default;

    static Ptr create() {
        struct MakeSharedEnabler : public Base {};
        return make_shared<MakeSharedEnabler>();
    }

    void asyncUse(function<void(Ptr)> executor) {
        executor(shared_from_this());
    }

protected:
    Base() = default;

private:
    Base(const Base&) = delete;
    Base& operator=(const Base&) = delete;
};

int main() {
    auto p = Base::create();
    p->asyncUse([](shared_ptr<Base> self) {
        cout << "use count = " << self.use_count() << endl;
    });
}