【免费】常见linux嵌入式开发C语言笔试面试题_基于Linux下的C语言编程面试知识点资源-CSDN文库

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常见 Linux 嵌入式 C 语言笔试面试题

进程线程的基本概念

1. 进程，线程概念，有什么区别

进程是计算机中运行的程序实例，它具有独立的内存空间、执行环境和系统资源。

线程是进程中的一个执行单元，多个线程共享同一进程的内存和资源。区别在于进程是资

源分配的基本单位，而线程是处理器调度的基本单位

2. 多进程、多线程的优缺点

多进程的优点是稳定性高，一个进程崩溃不会影响其他进程，缺点是进程切换开销大、资

源消耗多。

多线程的优点是创建、切换开销小，可以共享进程的资源，缺点是线程之间共享资源需要

进行同步保护，易出现竞态条件和死锁等问题

3. 什么时候用进程，什么时候用线程

当需要独立的内存空间、资源隔离和稳定性时，选择使用进程。

当需要并发执行、资源共享和效率时，选择使用线程

4. 多进程、多线程同步的方法

多进程同步的方法：

互斥锁（Mutex）：使用互斥锁来保护临界区资源，一次只允许一个进程访问共享资源。当

一个进程获取到互斥锁时，其他进程必须等待。

信号量（Semaphore）：通过设置信号量的计数器来控制同时访问共享资源的进程数量。进

程需要先获得信号量才能继续执行，否则会被阻塞。

条件变量（Condition Variable）：用于进程间的条件同步，一个或多个进程可以等待特

定条件的发生。当满足条件时，唤醒等待的进程继续执行。

文件锁（File Lock）：使用文件锁机制来控制对共享文件的访问。进程在访问文件之前获

取文件锁，其他进程必须等待释放锁后才能访问。

多线程同步的方法：

互斥锁（Mutex）：在多线程环境中，互斥锁用于保护共享资源，确保一次只有一个线程可

以访问临界区。

读写锁（Read-Write Lock）：适用于读多写少的场景，允许多个线程同时读取共享资源，

但只允许一个线程进行写操作。

条件变量（Condition Variable）：用于线程间的条件同步。一个或多个线程可以等待特

定条件的发生，并在条件满足时被唤醒继续执行。

屏障（Barrier）：在多线程环境中，屏障用于同步多个线程的进度，使它们在特定点上等

待，直到所有线程都到达后才一起继续执行。

5. 进程线程的状态，什么时候阻塞，什么时候就绪

进程和线程的状态转换图中，阻塞状态发生在等待某个事件完成或资源可用时，就绪状态

是指进程或线程已获取所有必需的资源，并等待被调度执行

6. 父进程、子进程的关系以及区别

父进程与子进程是通过进程创建产生的关系。父进程通过 fork() 系统调用创建子进程，

子进程是父进程的副本，包括代码、数据和资源。区别在于 fork() 返回值不同，对于父

进程返回子进程的进程 ID，对于子进程返回 0

7. 一个进程可以创建多少线程，和什么有关

一个进程可以创建多个线程，具体数量受限于操作系统对线程数量的限制以及进程所能分

配的资源（如栈空间）

8.进程通信的方式和优缺点

进程通信的方式包括共享内存、消息传递、管道、套接字和信号量等。它们各自具有不同

的优缺点：

共享内存：

优点：速度快，适合大量数据交换；不需要复制数据。

缺点：需要进行显示的同步操作以避免竞争条件和数据一致性问题；进程间隔离性较差。

消息传递：

优点：简单易用，避免了共享内存的同步问题；传递的是消息，而非直接访问内存。

缺点：在大量数据交换时性能可能较低；需要进行消息格式定义和解析。

管道：

优点：简单、易实现；适用于具有父子关系的进程间通信。

缺点：只能用于有血缘关系的进程间通信；单向通信，双向通信需要使用两个管道。

套接字：

优点：灵活，可用于不同主机间的进程通信；支持网络通信。

缺点：相对复杂一些；性能相对较低。

信号量：

优点：能够有效地解决资源竞争问题；提供同步机制。

缺点：需要注意处理死锁和饥饿等问题；使用较复杂。

不同的通信方式适用于不同的场景和需求。在选择进程通信方式时，需要综合考虑数据

量、性能要求、进程间关系以及对隔离性和同步机制的需求，以满足具体应用的要求。

9.线程通信的方式和优缺点

线程通信的方式包括共享内存和消息传递。它们各自具有以下的优缺点：

共享内存：

优点：速度快，直接访问共享数据；不需要复制数据。

缺点：需要进行显示的同步操作以避免竞争条件和数据一致性问题；线程间隔离性较差。

消息传递：

优点：简单易用，避免了共享内存的同步问题；通过发送消息来传递数据。

缺点：在大量数据交换时性能可能较低；需要进行消息格式定义和解析。

对于线程通信，共享内存是常用的方式，尤其在同一个进程内的线程间通信。由于线程共

享同一进程的内存空间，因此可以直接访问共享的变量或数据结构，实现高效的通信。但

需要注意线程之间的同步机制，如互斥锁、条件变量等，以避免竞争条件和数据不一致性

的问题。

消息传递适用于不同进程或跨网络的线程通信。通过发送和接收消息，线程可以彼此通

信，并传递数据。这种方式相对独立，不受线程间共享内存的限制。但在大量数据交换

时，由于需要进行消息的序列化和反序列化，可能会带来一定的性能开销。

在选择线程通信的方式时，需要根据具体的应用场景和需求综合考虑数据量、性能要求、

线程间关系以及对隔离性和同步机制的需求，以满足应用程序的要求。

10.线程中锁的种类和作用

在线程中常见的锁包括互斥锁（Mutex）、读写锁（ReadWrite Lock）和条件变量

（Condition Variable）。它们各自的作用如下：

互斥锁（Mutex）：

作用：用于实现线程间的互斥访问，保护共享资源在同一时间只能被一个线程访问。

工作方式：当一个线程获得了互斥锁后，其他线程需要等待，直到该线程释放了锁。

读写锁（ReadWrite Lock）：

作用：用于控制对共享资源的读写访问，提供并发读取和独占写入的机制。

工作方式：多个线程可以同时获取读锁进行读取操作，但只有一个线程可以获取写锁进行

写入操作。当有线程持有写锁时，其他线程无法获取读锁或写锁。

条件变量（Condition Variable）：

作用：用于线程间的等待和通知机制，允许线程在特定条件下等待，并在条件满足时通知

其他线程。

工作方式：一个或多个线程可以在条件变量上等待，直到其他线程通过条件变量发出信号

来唤醒等待的线程。

这些锁的使用可以保证线程之间的正确同步和协作，避免竞争条件和数据不一致的问题。

通过合理地选择适当的锁类型和使用方式，可以实现线程安全的并发编程。需要根据具体

的场景和需求选择合适的锁来保护共享资源，并避免死锁和饥饿等问题的出现。

11.什么是死锁，怎样避免死锁

死锁是指在并发系统中，两个或多个进程（线程）因为互相占用对方所需的资源而无法继

续执行的状态。

要避免死锁，可以采取以下几种方法：

避免循环等待：按照统一的顺序申请资源，以避免不同进程之间形成循环依赖关系。

使用资源的有序分配：按照固定的顺序申请和释放资源，确保每个进程（线程）只能同时

占用一个资源，减少死锁的可能性。

引入超时机制：在获取资源时设置超时时间，在一定时间内无法获得资源则放弃申请，并

释放已经占有的资源。

资源剥夺策略：当某个进程（线程）无法获取所需资源时，可以主动抢占或回收其他进程

（线程）占有的资源，以满足当前进程（线程）的需求。

死锁检测与恢复：实施死锁检测算法，及时发现死锁的存在，并进行相应的恢复操作，如

终止部分进程（线程），回滚到安全状态。

合理规划资源使用：合理规划和管理系统中的资源，避免资源过度分配或浪费，确保资源

的有效利用。

定期审查代码和设计：定期审查代码和系统设计，检查是否存在潜在的死锁问题，并进行

相应的修复和优化。

通过以上方法，可以减少死锁产生的概率和影响，提高并发系统的稳定性和可靠性。

网络编程概念

1. TCP、UDP 的区别

TCP 是面向连接的协议，提供可靠的数据传输和错误检测机制。它通过建立连接、数据传

输和断开连接来确保数据的完整性和顺序。

UDP 是无连接的协议，提供了一种简单的数据传输机制。它不会建立连接，也没有流量控

制和拥塞控制，因此速度较快，但传输不可靠。

2. TCP、UDP 的优缺点

TCP 的缺点：

高延迟：由于需要建立连接和保证可靠性，TCP 在传输过程中引入了较大的延迟。

较复杂：TCP 的实现比 UDP 复杂，涉及连接管理、流量控制等机制，需要更多的计算和资

源。

UDP 的优点：

低延迟：UDP 没有建立连接和保证可靠性的开销，传输速度较快，适用于实时数据传输。

简单轻量：UDP 的实现相对简单，占用较少的计算和资源。

UDP 的缺点：

不可靠性：UDP 不提供可靠的数据传输机制，不保证数据的完整性和顺序。

无流量控制：UDP 没有内置的流量控制机制，容易导致数据包丢失或丢弃。

TCP 适用场景：

文件传输：当需要确保文件传输的可靠性和完整性时，TCP 是首选协议。

长连接应用：对于需要长时间保持连接的应用，如网页浏览、电子邮件等，TCP 提供了稳

定的连接和持久的数据传输。

需要有序性的应用：当数据需要按照特定顺序传输和接收时，TCP 可以确保数据的有序

性。

3. TCP UDP 适用场景

实时应用：对于实时性要求较高的应用，如音频和视频流媒体、语音通话等，UDP 的低延

迟特性更合适。

广播和多播：UDP 支持广播和多播传输，适用于向多个主机同时发送数据的应用

4. TCP 为什么是可靠连接

应答和超时重传：TCP 使用确认和超时重传机制来确保数据的可靠传输。发送方会等待接

收方的确认，如果在一定时间内没有收到确认，则会重新发送数据。

顺序号和重组：TCP 使用顺序号对数据进行编号，并在接收端根据顺序号将乱序的数据包

重组成正确的顺序。

滑动窗口和流量控制：TCP 使用滑动窗口机制来控制发送方发送数据的速率，避免过多数

据导致接收方缓冲区溢出，实现流量控制。

5. OSI 典型网络模型，简单说说有哪些

七个不同的层级，从底层到顶层依次为：

物理层（Physical Layer）：负责传输比特流，处理物理连接、电压等物理特性。

数据链路层（Data Link Layer）：在相邻节点之间传输数据帧，处理物理地址（MAC 地

址）和错误检测。

网络层（Network Layer）：负责在不同网络中进行包传输，进行路由选择和逻辑地址（IP

地址）寻址。

传输层（Transport Layer）：提供端到端的可靠或不可靠的数据传输服务，主要有 TCP

和 UDP 协议。

会话层（Session Layer）：建立、管理和终止会话（连接）以实现进程之间的通信。

表示层（Presentation Layer）：数据格式的转换、加密解密、数据压缩等，确保不同系

统能够正确解释和处理数据。

应用层（Application Layer）：提供用户与网络应用程序之间的接口，例如 HTTP、FTP、

SMTP 等。

6. 三次握手、四次挥手

三次握手（Three-Way Handshake）和四次挥手（Four-Way Handshake）是 TCP 建立和终止

连接的过程：

三次握手：

客户端发送一个带有 SYN（同步序列号）标志的请求报文段给服务器，表示客户端准备建

立连接。

服务器收到请求后，回复一个带有 SYN/ACK（同步/确认序列号）标志的报文段给客户端，

表示接受连接请求，并同时告知自己的初始序列号。

客户端收到服务器的回复后，再发送一个带有 ACK（确认序列号）标志的报文段给服务

器，表示已收到服务器的确认，连接建立成功。

四次挥手：

客户端发送一个带有 FIN（结束标志）的报文段给服务器，表示客户端要关闭连接。

服务器收到客户端的关闭请求后，发送一个带有 ACK 标志的报文段给客户端，表示确认收

到关闭请求。

服务器关闭与客户端的数据传输通道，发送一个带有 FIN 标志的报文段给客户端。

客户端收到服务器的关闭请求后，发送一个带有 ACK 标志的报文段给服务器，表示确认收

到关闭请求，连接终止。

通过三次握手和四次挥手，TCP 协议可以在两个通信实体之间建立可靠的连接并安全地终

止连接

SMTP 等。

7. MTU 和粘包

MTU（Maximum Transmission Unit）是指在网络通信中可以传输的最大数据包大小。它是

链路层的一个参数，表示在特定网络中能够通过的最大数据包的长度。

粘包是指发送方在发送数据时，多个小的数据包被黏在一起形成一个大的数据包，接收方

在接收时无法正确地区分和处理这些小的数据包。

MTU 的常见值为 1500 是因为在以太网（Ethernet）中，定义了一种常用的帧格式，称为以

太网帧（Ethernet Frame），其中数据字段的最大长度为 1500 字节。

这个 1500 字节的数值包括数据部分和其他帧头（如目标 MAC 地址、源 MAC 地址、长度/类

型等）所占用的字节数。以太网是一种广泛应用的局域网技术，因其高效性和可靠性而成

为许多网络的基础。因此，在以太网中，通常将 MTU 设置为 1500 字节，以适应这种帧格

式。

需要说明的是，MTU 的实际值可以因网络设备、网络协议或特定需求而有所不同。在某些

情况下，MTU 可能会被调整为小于 1500 字节的值，以适应特殊网络环境或要求较低延迟的

应用场景。

粘包问题常见于基于流式传输的协议（如 TCP），由于数据的发送和接收没有固定的边

界，导致多个数据包被一次性发送或接收，造成粘包现象。

解决粘包问题的方法有以下几种：

定长包：发送方在每个数据包的前面加上固定长度的标识，接收方按照该长度进行切割和

处理。但是会浪费空间。

分隔符：发送方在数据包之间加入特定的分隔符，接收方根据分隔符进行拆分和处理。适

用于内容不包含分隔符的情况。

包头+包体：发送方在每个数据包的开头加上包头信息，包头中包含了数据包的长度等信

息，接收方首先读取包头来获取数据包的长度，然后根据长度读取对应长度的数据。

Linux 操作系统概念

1. Linux 内核的组成部分

Linux 内核由以下几个主要组成部分构成：

进程管理：负责创建、调度和终止进程，以及处理进程间通信和同步。

内存管理：管理系统的物理内存和虚拟内存，包括分配、回收和页面调度等操作。

文件系统：提供对文件和目录的管理和访问，包括文件的创建、读写、删除等操作。

设备驱动程序：管理和控制硬件设备，通过与硬件交互来实现输入/输出功能。

网络协议栈：支持各种网络协议，如 TCP/IP 协议栈，用于实现网络通信功能。

系统调用接口：提供给用户空间的接口，允许用户程序请求内核执行特权操作。

2. 用户空间与内核通信方式有哪些？

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