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C/C++部分

关键字

1、C语言中的内存，栈区和静态区

静态区（static）：全局变量存储（在程序的整个生命周期都存在），

栈区（stack）：局部变量存储（自动的连续内存），

堆区（heap）：动态存储（内存池，非连续分配）。

2、new/delete与malloc/free区别

new、delete是C++中的操作符，而malloc和free是标准库函数。

new返回的是特定类型的指针，并且可以自动计算所申请内存的大小，而malloc需要我们计算申请内存的大小，并且在返回是强行转换为实际类型的指针。

3、sizeof和strlen有什么区别

sizeof是操作符，在计算字符串的空间大小时，包含了结束符'\0'，而strlen是一个计算字符串长度的库函数，使用时需要引入头文件#include<string.h>，不包含'\0'，只计算结束符'\0'之前的字符串长度。

函数

1、重载和重写有什么区别？

1、重写是子类和父类之间的关系，垂直关系；重载是同一个类方法之间的关系，水平关系；

2、重写对于函数名，参数要求是一致的；重载则是在同一个函数名下参数顺序、个数和类型有不同点；

3、重写由一个方法或者一对方法产生关系；重载则是多个方法之间的关系。

2、说一下fork, wait, exec函数？

父进程产生子进程使用fork拷贝出来一个父进程的副本，拷贝了父进程的页表，两个进程都读同一块内存，当有进程写的时候使用写拷贝机制分配内存，exec函数可以加载一个elf文件去替换父进程，从此父进程和子进程就可以运行不同的程序了。fork从父进程返回子进程的pid，从子进程返回0，调用了wait的父进程将会发生阻塞，直到有子进程状态改变，执行成功返回0，执行失败则返回-1，exex执行成功则子进程从新的程序开始，无返回值，执行失败则返回-1。

数组

1、数组下标可以是负数吗？

可以，因为下标只是给出了一个当前地址的偏移量而已，只要根据这个偏移量能定位到有效目标地址就行，举个栗子：

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
int main() {
    int i =;
    int a[5] = {0, 1, 2, 3, 4};
    int *p = &a[4];
    for (i = -4; i <= 0; i++) printf("%d %x\n", p[i], &p[i]);
    return 0;
}
// 输出结果为
// 0 b3ecf480
// 1 b3ecf484
// 2 b3ecf488
// 3 b3ecf48c
// 4 b3ecf490

指针

1、常量指针和指针常量区别（易混淆）

常量指针：指向常量的指针，指针所指的值不变，指向地址可变

指针常量：指针是常量，指向地址不变，指向的值可变

简而言之，const char* 限制了指针所指向的内容的修改，而 char* const 限制了指针本身的修改。你可以通过检查const关键字的位置来确定是哪种限制：如果const在*之前，那么指针指向的内容是常量；如果const在*之后（即在指针类型之后），那么指针本身是常量。

容器和算法

1、vector和list的区别是什么？

1 vector底层实现是数组；list是双向链表；

2 vector支持随机访问，list不支持；

3 vector在中间结点进行插入删除会导致内存拷贝，list不会；

4 vector随机访问性能好，插入删除性能差；list随机访问性能差，插入删除性能好。

2、STL中迭代器有什么作用？有指针为何还要迭代器？

1、迭代器（Iterator）模式又称Cursor（游标）模式，用于提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素，而又不需要暴露该对象的内部表示，迭代器返回的是对象引用而不是对象的值，所以cout只能输出迭代器使用*取值后的值而不是输出其本身。

2、迭代器和指针的区别：迭代器不是指针，是类模板，表现的像指针，迭代器封装了指针，重载了指针的一些操作符，->、*、++、--等，可遍历容器内全部或部分元素的对象，相当于一种智能指针，可以根据不同类型的数据结构来实现不同++，--的操作。

裸机开发

STM32中HAL库和寄存器开发区别？

在STM32中，使用寄存器编程和使用HAL（硬件抽象层）库编程是两种常见的编程方式，它们各有优缺点。

使用寄存器编程是指直接对微控制器的寄存器进行操作以控制硬件。这意味着开发者需要直接读取和写入硬件的寄存器地址。

优点：

性能高：由于直接操作硬件，减少了中间层的开销，因此代码执行速度更快。
灵活性：提供了对硬件的完全控制，可以实现特定的硬件优化。

缺点：

开发难度大：需要深入了解硬件的结构和寄存器地址，编写代码时容易出错。
可移植性差：不同的微控制器可能有不同的寄存器结构和地址，因此代码不易移植到其他平台。

使用HAL库编程，HAL库提供了一种硬件抽象的方式，使开发者可以通过函数调用来操作硬件，而无需关心具体的寄存器地址。

优点：

开发简单：提供了易于使用的API，降低了开发难度。
可移植性好：HAL库通常支持多种微控制器，因此代码可以很容易地移植到其他平台。
易于维护：由于使用了抽象层，当硬件发生变化时，只需要修改底层实现，而无需修改上层代码。

缺点：

性能开销：由于使用了中间层，相对于直接操作寄存器，可能会有一定的性能开销。
灵活性受限：HAL库提供的是通用的API，可能无法实现某些特定的硬件优化。

举个例子

假设我们要在STM32上设置一个GPIO引脚的输出值。

使用寄存器编程：

c 复制代码

// 假设GPIOA的基址是GPIOA_BASE  
#define GPIOA_ODR  (*((volatile uint32_t *)(GPIOA_BASE + 12)))  

void set_gpio_output(uint16_t pin, uint8_t value) {  
    if (value) {  
        GPIOA_ODR |= (1 << pin);  
    } else {  
        GPIOA_ODR &= ~(1 << pin);  
    }  
}

使用HAL库编程：

c 复制代码

#include "stm32f1xx_hal.h"  

void set_gpio_output(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t pin, uint8_t value) {  
    if (value) {  
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOx, pin, GPIO_PIN_SET);  
    } else {  
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOx, pin, GPIO_PIN_RESET);  
    }  
}

在上面的例子中，使用寄存器编程需要直接操作硬件的寄存器地址，而使用HAL库编程则通过调用HAL_GPIO_WritePin函数来实现相同的功能。可以看到，使用HAL库编程的代码更加简洁和易于理解，同时也提高了代码的可移植性。然而，如果你对硬件有深入的了解，并且需要实现特定的硬件优化，那么使用寄存器编程可能更加合适。

驱动开发

说说bootloader？

BootLoader是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序，主要用于初始化硬件设备、建立内存空间映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。在嵌入式系统中，由于通常并没有像BIOS那样的固件程序，因此整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader来完成。

BootLoader的启动过程可以是单阶段的，也可以是多阶段的。多阶段的BootLoader通常能提供更为复杂的功能和更好的可移植性。它通常分为stage1和stage2两大部分，stage1一般使用汇编语言编写，以达到短小精悍的目的；而stage2则常用C语言编写，以提高代码的可读性和可移植性。

另外，BootLoader的具体实现还依赖于CPU的体系结构。例如，在一个基于ARM7TDMI core的嵌入式系统中，系统在上电或复位时通常都从地址0x00000000处开始执行，而在这个地址处安排的通常就是系统的BootLoader程序。

总的来说，BootLoader在嵌入式系统和计算机启动过程中扮演着至关重要的角色，负责初始化硬件、设置环境，并最终加载并启动操作系统或特定的程序。

bootloader启动为什么要开启icache和关闭dcache和tlb？

在bootloader启动阶段，需要开启icache（指令缓存）和关闭dcache（数据缓存）以及tlb（转换后备缓冲器）的原因与它们各自的功能和特性有关。

首先，icache用于存储CPU最近访问过的指令，使得CPU在再次需要这些指令时能够直接从缓存中快速获取，而不是从主存中读取，从而大大提高了指令的访问速度。在bootloader启动阶段，CPU需要频繁地访问指令来执行各种初始化操作，因此开启icache可以显著提高启动速度。

其次，dcache用于存储CPU最近访问过的数据，它的主要目的是加速数据的访问。然而，在bootloader启动阶段，由于内存尚未完全初始化，数据缓存可能会导致数据访问异常，因此通常需要关闭dcache以避免潜在的问题。

至于tlb，它是用于缓存虚拟地址到物理地址的映射关系的。然而，在bootloader阶段，地址映射尚未建立，因此tlb并无实际作用，而且开启tlb可能会增加系统复杂性并降低效率。因此，关闭tlb是合理的选择。

总的来说，开启icache和关闭dcache、tlb在bootloader启动阶段是为了优化启动性能、避免潜在问题并简化系统配置。这些设置确保了CPU能够高效、稳定地执行启动过程中的各项任务。

初始化一个串口、检测系统内存映射、将内核映像和根文件系统映像从flash读到SDRAM空间中、为内核设置启动参数以及调用内核是Bootloader在执行其第二阶段任务时的主要步骤。

初始化串口

目的：串口（通常称为UART，即通用异步收发器）是一种用于调试和系统日志输出的常见接口。初始化串口是为了让Bootloader能够通过串口输出信息，从而方便开发者了解启动过程中的状态和错误信息。

步骤：

配置串口通信参数，如波特率、数据位、停止位和校验位。
启用串口中断（如果需要的话）。
测试串口是否工作正常。

检测系统内存映射

目的：确定系统的物理内存布局和大小，以便Bootloader和内核知道哪些地址范围是可用的RAM空间。

步骤：

读取存储在特定位置的内存映射信息（这些信息通常由硬件平台或引导程序提供）。
解析这些信息，获取RAM的起始地址和大小。
将这些信息保存在合适的数据结构中，供后续使用。

将内核映像和根文件系统映像从Flash读到SDRAM空间中

目的：在启动过程中，操作系统内核和根文件系统通常存储在非易失性存储器（如Flash）中。为了执行这些程序，需要将它们加载到RAM（通常是SDRAM）中。

步骤：

读取Flash中的内核映像和根文件系统映像。
将这些数据块复制到SDRAM中的适当位置。
验证数据是否正确复制（通过校验和或其他机制）。

为内核设置启动参数

目的：内核在启动时需要一系列参数，如命令行选项、内存布局、设备信息等。这些参数通常由Bootloader提供。

步骤：

创建一个参数结构或表，包含内核所需的各种参数。
将这些参数放置在内存中一个预定的位置（通常是内核启动后能够访问到的地址）。
确保内核启动时能够找到并解析这些参数。

调用内核

目的：将控制权从Bootloader转移到操作系统内核，开始执行内核的初始化代码。

步骤：

设置CPU到正确的模式或状态，以准备执行内核代码。
跳转到内核的入口点（即内核映像在内存中的起始地址）。
一旦跳转到内核，Bootloader的任务就完成了，接下来的工作由内核负责。

这些步骤是Bootloader在启动操作系统之前必须完成的关键任务。它们确保了硬件得到适当的配置，操作系统映像被正确加载，并且内核能够接收到必要的信息来成功启动。每个步骤的正确执行都是系统稳定启动的关键。

网络编程

管道(Pipe)

管道(Pipe)：管道是一种进程间通信的方式，可以在不同进程之间传递数据。可以使用管道函数如pipe()、read()和write()等来实现进程间通信。

在Unix和Linux中，管道通常通过以下系统调用进行创建和使用：

pipe()：这个函数用于创建一个管道。它接受一个文件描述符数组作为参数，并返回两个文件描述符：一个用于读取（通常称为读端），另一个用于写入（通常称为写端）。
read() 和 write()：这两个函数分别用于从管道中读取数据和向管道中写入数据。read() 函数从指定的文件描述符（在这种情况下是管道的读端）读取数据，而 write() 函数则将数据写入指定的文件描述符（在这种情况下是管道的写端）。

需要注意的是，管道是半双工的，也就是说，数据只能在一个方向上流动。此外，管道只能用于具有共同祖先的进程之间（例如，一个父进程和它的子进程）。

对于需要全双工通信或在不相关的进程之间进行通信的场景，可能需要使用其他类型的IPC机制，如套接字（Sockets）、共享内存（Shared Memory）或消息队列（Message Queues）等。

总的来说，管道是一种简单而有效的进程间通信方式，特别适用于需要在具有共同祖先的进程之间传递数据的场景。

套接字（Socket）

套接字的工作原理可以类比为电话系统中的电话线和电话机，每个套接字都类似于一个电话机，而网络则类似于电话线。通过套接字，进程可以发送和接收数据，就像通过电话机进行通话一样。

在使用套接字进行通信时，通常涉及到以下几个关键步骤和函数：

创建套接字 ：使用 socket() 函数创建一个新的套接字。这个函数接受三个参数：地址族（如AF_INET表示IPv4）、套接字类型（如SOCK_STREAM表示TCP套接字）和协议类型（通常为0，表示使用默认协议）。
绑定地址和端口 ：对于服务器端套接字，需要使用 bind() 函数将其绑定到一个特定的地址和端口上。这样，客户端就可以通过这个地址和端口来连接到服务器。
监听连接请求 ：对于服务器端套接字，还需要使用 listen() 函数来监听来自客户端的连接请求。这个函数指定了最大连接队列长度，即可以同时等待多少个客户端的连接请求。
建立连接 ：对于客户端套接字，使用 connect() 函数来建立与服务器的连接。这个函数接受服务器的地址和端口作为参数。
发送和接收数据 ：一旦连接建立，就可以使用 send() 和 recv()（或 sendto() 和 recvfrom() 对于无连接套接字）等函数来发送和接收数据了。这些函数允许在连接的双方之间传输字节流。
关闭套接字 ：通信完成后，使用 close() 函数来关闭套接字，释放资源。

需要注意的是，套接字的通信模式可以是面向连接的（如TCP），也可以是无连接的（如UDP）。面向连接的套接字在发送和接收数据之前需要先建立连接，而无连接的套接字则不需要。此外，套接字还支持多种不同的通信选项和配置，可以根据具体需求进行设置。

应用开发

进程等于程序吗？

进程（Process）并不完全等同于运行的程序。进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位，是程序执行时的一个实例。换句话说，进程是程序的一次执行过程，是动态的概念，是程序在执行过程中分配和管理资源的基本单位。

当我们运行一个程序时，操作系统会为其分配相应的资源（如内存空间），并创建一个进程来执行这个程序。这个进程会包含程序的代码、数据以及执行上下文等信息。因此，进程可以看作是程序在操作系统中的一次具体执行。

然而，程序本身只是一组静态的指令和数据，它存储在硬盘等存储介质中，只有当它被加载到内存中并由操作系统创建为一个进程后，它才能被执行。所以，进程是程序执行的一个动态实体，而程序是进程执行的静态基础。

总结来说，进程是运行的程序的一个实例，是程序在执行过程中的一个动态表现。进程和程序在概念上是有所区别的，但它们是密切相关的。