聊聊这道【快手】面试题

0x00 前言

前几天大白参加了快手的视频面试,第一次使用牛客网的在线面试系统,10点开始12点才结束,一面竟然持续了两个小时,期间最开始用手机面试,20分钟简单聊完项目之后开始编码,于是切换到PC上。

奈何牛客网的在线面试系统在 Chrome 上不好用,一度以为我电脑的摄像头坏掉了,查了一下说可能是浏览器问题,果然快速换到火狐之后就 OK 了,期间我调试环境花了大约10分钟,之后便开始了重头戏-写代码。

快手这个岗位的题目均不是 Leetcode 的题目,都是比较偏实际的问题,期间要进行 debug 所以时间会长一些。

其中有一道题看着挺简单,但是后面仔细想了想,还算是个知识的模糊点,所以决定写出来和大家分享一下。

0x01 题目描述

题目是口述并简单写了一下,基本上达意了,一起看下:

简述在 Linux 环境中使用 C++ 编写的代码输出结果 以及原因。给定两个函数 func1 和 func2,包含的代码如下:


int *glob_ptr = NULL;``

``void func1(){``  int a = 10;``  int *b = &a;``  glob_ptr = b;``  while(true){``    //do sth``  }``}``

``void func2(){``  int *c = NULL;``  c = glob_ptr;``  printf("%d\n",c)``}``

``thread1调用func1``thread2调用func2``可确保thread1调用的func1先跑``程序的执行结果将是什么?``

``是否会coredump?``如果没有coredump将输出什么?``并对你的答案做出解释。

简单说这是道多线程的问题,两个线程函数运行之后,查看输出结果是什么并给出解释。

0x02 题目解析

题目中给出了全局指针变量 glob_ptr ,该变量是在进程的堆上存储的。

在 func1 中定义了局部变量a和局部指针变量b,随后将全局变量glob_ptr 的值赋给局部变量b,之后是一个 while 的死循环,来保证 func1 一直活着,从而局部变量a和b都是有效的,进而全局变量glob_ptr 也是指向一个有效的地址。

在 func2 中同样定义了局部指针变量c,并将全局指针变量glob_ptr 赋值给了局部指针变量c,之后将其结果进行输出。

2.1  一些必备知识

进程是线程的载体,也可以认为是容器,进程与进程之间是有地址隔离的,Linux 是虚地址模式,每个进程都认为自己持有了全部的内存空间,没错是 OS 骗了它。

本质上各个进程的内存访问都涉及到虚拟地址和物理地址转换,在系统层面避免了多进程之间的直接访问,所以进程之间的通信需要借助于共享内存、消息队列等机制,从而也更加安全。

虚地址模式要比实地址模式更加安全,这个是由OS来保证的,对于一些单任务的操作系统比如 vxwork 很多都是实地址模式,题目中的Linux 便是典型的虚地址模式。

进程内的多个线程共享进程的资源并且也拥有自己的独立资源,这样线程间的通信就方便很多了。

进程与进程就像独立的家庭,每个家庭是有自己的领地的,如果要进行交流需要通过其他手段。

线程与线程之间就像一个家庭中的成员,每个人都生活在相同的家庭空间,但是每个人也都有自己的私有空间,所以每个线程之间的通信要方便的多,只要喊一嗓子就可以听到了。

2.2  大白的答案

经过前简单分析,题目确保了局部变量地址的有效性,不同的地方在于一般的多线程同步都是使用锁、条件变量等手段借助于全局变量来进行多线程的数据通信和同步。

题目中借助于局部变量的实现确实是没有见过,这也是大白要写这道题的初衷。

很多时候我们对于常见的东西的正确性没有疑问,比如借助于锁的线程同步,但是有时候没见过的形式也不一定就是错误的,只能说可能是可行但不完善,其实本题就是后者情况。

经过几分钟的思考,大白给出了答案:

可能结果1:coredump掉,因为在我看来Linux是比较安全的,进程内的多个线程的局部变量存储在私有空间栈上,从安全角度来说应该是不可以相互访问私有栈空间的,所以coredump。

可能结果2:没有coredump,因为可能Linux并没有那么做,为进程内的线程间也做了屏障,多个线程的私有栈空间是可以相互访问的。

所以两个答案的区别根源就在于Linux本身是否允许多线程内私有空间的访问,来看一张进程内多线程的内存空间分布图吧:

经过一番思考(其实算是直觉吧),大白觉得是结果2,因为Linux本身并没有必要来实现线程内私有栈的隔离,而且Linux的地址空间的隔离应该是进程粒度的,线程还是可以相互访问的,所以我选择了不会coredump并且输出10。

但是我并不确定,因为两种结果都说得通,不确定的根源在于自己知识的盲点:多线程私有空间的访问权限问题

0x03  代码实践

面试结束之后,晚上大白实践了一下,发现确实是结果2。简单写的糙代码如下:

为了避免程序的偶然性结果,大白在func2中间隔1s打印了10次,简单编译执行结果确实是没有coredump,间隔1s输出10。

这个问题算是被验证了,不过总觉得不能这样结束,于是在网上搜索了一些东西。

0x04  继续思考

在知乎上看到一个很相似的问题:

https://www.zhihu.com/question/265224833

有意思了!和我刚才验证的问题是矛盾的,不过知乎上总是会出现一些并不成立的问题,所以还是先说是什么再说为什么吧!

简单看了几个高票答案,也证明了这个提问者问题本身的不成立,在一个腾讯员工的回答中看到一个华丽丽的代码:

大神这个代码是C++14的一些高级特性,并且没有借助于全局指针变量,直接使用局部变量来相互访问的,看下编译执行结果:

其中一个回答的图也比较好,贴一下:


0x05.笔者小结

快手的这道题目并不复杂,但是对一些不常见的形式探究的比较深入,对此大白觉得用几句话概况吧:

正确的并不一定是好用的,不常见的也并非是错误的,正确且常见的形式往往是取舍验证之后的优解,但是并不是唯一解,掌握根源我们才能灵活应对各种奇怪的形式,并作出分析。

来自:后端技术指南针


https://mp.weixin.qq.com/s/Eabn7ETy41gGQV8JaE8ZHg

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