蚂蚁客户端开发-C++ 一面

1. 介绍一下 TCP 和 UDP 的区别和联系

TCP 和 UDP 都是传输层协议，都是建立在 IP 之上的端到端通信机制。TCP 面向连接，通信前需要建立连接，提供可靠传输、顺序保证、重传、流量控制和拥塞控制；UDP 是无连接的，不保证可靠到达，也不保证顺序，协议头更小，传输开销更低。如果业务更关注消息完整性和顺序，比如文件传输、RPC、数据库连接，通常用 TCP；如果更关注时延、实时性和实现灵活性，比如音视频、DNS、游戏状态同步，UDP 更常见。它们的联系在于都为上层应用提供传输能力，只是设计目标不同。TCP 更偏可靠，UDP 更偏轻量和快速。

2. C++ 中创建 socket 的过程是怎样的

如果是在 Linux 下，典型过程是先调用 socket 创建套接字，然后根据角色不同再继续。服务端通常会 bind 绑定地址和端口，listen 进入监听状态，再通过 accept 接收连接；客户端则一般是直接 connect 发起连接。如果要进行数据传输，常见接口是 send/recv 或者 read/write。通信结束后调用 close 释放文件描述符。如果放到工程里，还会涉及设置非阻塞、地址复用、心跳、超时、epoll 注册等步骤，实际不会只停留在几个基础 API。

代码：

#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <cstring>

int main() {
    int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    sockaddr_in addr{};
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(8080);
    addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

    connect(fd, (sockaddr*)&addr, sizeof(addr));

    const char* msg = "hello";
    send(fd, msg, strlen(msg), 0);

    close(fd);
    return 0;
}

3. 为什么 malloc 在高并发场景下容易成为性能瓶颈，怎么优化

malloc 在高并发场景下的性能问题，核心通常不是“分配本身慢”，而是频繁分配释放带来的锁竞争、碎片化、系统调用成本和缓存局部性变差。多个线程同时申请内存时，底层分配器往往需要维护全局或部分共享元数据，这就容易产生竞争。再加上小对象分配特别频繁时，真正耗时的往往是同步和管理成本，而不是字节搬运。优化思路一般有几类：第一是对象池或内存池，把常见尺寸的小对象缓存起来复用；第二是线程本地缓存，减少跨线程竞争；第三是分级分配，把小对象和大对象分开处理；第四是尽量减少频繁创建销毁，往业务层面改成复用。

4. 线程本地缓存分配器一般是怎么设计的

常见设计是把内存分配做成三级结构：线程本地缓存、中心缓存、页级分配器。线程本地缓存负责处理当前线程最常见的小对象申请和释放，优点是绝大多数路径不需要加锁，速度很快。当某个 size class 的空闲对象不够时，再从中心缓存批量拿一批回来；中心缓存主要负责多个线程之间的内存流转。如果中心缓存也没有足够空间，就向更底层的页分配器申请更大的连续内存块，再切分成小对象。这种设计的关键点是批量搬运和按尺寸分类，不是每次都直接找系统要内存。

5. 为什么线程本地缓存里的哈希桶或者空闲链表很多时候不需要加锁

如果这个缓存明确只属于当前线程访问，那么它天然就避免了多线程并发修改同一份结构，因此不需要额外加锁。关键不是“哈希桶这个结构不需要锁”，而是“它的所有权是线程私有的”。只有当对象跨线程释放，或者线程本地缓存容量过大需要回收给中心缓存时，才会进入共享路径，那部分通常是需要同步的。所以面试里问这个问题，本质是在考线程局部存储和所有权边界，而不是单纯问数据结构。

6. 线程本地缓存是怎么做到线程独有的

最常见的方式就是 TLS，也就是线程局部存储。每个线程访问同一个“线程局部变量名”时，拿到的其实是自己那一份独立实例。这样分配器就可以把当前线程的本地缓存挂在线程局部变量上，访问时不需要在全局表里查找，也不需要额外加锁。线程结束时，对应的 TLS 对象也会跟着清理，线程本地缓存中的剩余资源就可以统一回收到中心缓存。本质上它解决的是“相同代码路径上，每个线程如何拥有自己的上下文状态”。

代码：

#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std;

thread_local int tls_id = 0;

void work(int x) {
    tls_id = x;
    cout << this_thread::get_id() << " -> " << tls_id << endl;
}

int main() {
    thread t1(work, 1);
    thread t2(work, 2);
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}