【C++上岸】C++常见面试题目--网络篇（第二十六期）

大家好！😊 欢迎来到C++面试系列的第二十六期------网络篇！网络知识是面试中的高频考点，尤其对C++后端开发岗位至关重要。今天，我将继续详细拆解10个常见问题，助你轻松上岸！💡 记得收藏哦，面试前翻一翻，信心满满！🚀

一、Socket网络编程步骤

TCP协议流程
- 服务端：创建socket → 绑定bind → 监听listen → 接受accept → 读写recv/send → 关闭close
- 客户端：创建socket → 连接connect → 读写recv/send → 关闭close
UDP协议流程
- 服务端：创建socket → 绑定bind → 接收recvfrom
- 客户端：创建socket → 发送sendto

二、核心接口详解

函数	作用
`socket()`	创建套接字
`bind()`	绑定IP和端口
`listen()`	设置监听队列
`accept()`	接受客户端连接
`connect()`	发起连接请求
`recv()/send()`	TCP数据收发
`recvfrom()/sendto()`	UDP数据收发
`setsockopt()`	设置套接字选项

三、Socket在网络层级中的位置

socket 的精准定位：应用层 ↔ 传输层的"接口层"

socket 的核心作用是屏蔽传输层 / 网络层的底层细节，让应用层程序无需直接操作 TCP/UDP/IP 协议，只需调用 socket API 就能实现网络通信。具体定位拆解：

不属于传输层，但封装了传输层核心能力

传输层的核心是 TCP/UDP 协议，而 socket 是 "操作 TCP/UDP 的工具"：

你在 socket 编程中指定SOCK_STREAM（对应 TCP）、SOCK_DGRAM（对应 UDP），本质是通过 socket 选择传输层协议；

TCP 的三次握手、四次挥手、数据重传，UDP 的数据报发送，都是操作系统通过 socket 接口帮应用层完成的，应用层无需关心传输层的底层逻辑。

不属于应用层，但为应用层提供唯一入口

应用层的程序（如你写的 C++ 服务端 / 客户端、浏览器、聊天软件）本身是应用层逻辑，但所有网络通信必须通过 socket 接口发起 ------ 没有 socket，应用层程序无法直接和传输层交互。

间接用到网络层 / 数据链路层，但仅为封装调用

socket 编程中你会指定 IP 地址（网络层）、端口（传输层），但这些参数是通过 socket 传递给底层协议栈的，socket 本身不处理 IP 路由、MAC 地址解析（ARP）等网络层 / 数据链路层工作，仅作为 "参数传递通道"。

Socket属于** 传输层（Transport Layer）**的编程接口，是对TCP/UDP协议的封装抽象

四、Socket常用类（C++）

cpp 复制代码

// Linux系统常用
#include <sys/socket.h> 
#include <netinet/in.h>

// Windows系统常用
#include <winsock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

💡 注意：C++标准库未提供原生Socket类，通常需调用操作系统API或使用第三方库（如boost::asio）

五、高并发场景优化方案

线程池技术

cpp 复制代码

// 伪代码示例
ThreadPool pool(4); // 4个工作线程
while(true) {
    SOCKET client = accept(server);
    pool.enqueue([client]{ handle_request(client); });
}

IO多路复用（select/poll/epoll）
非阻塞IO+事件驱动
连接复用（Keep-Alive）

六、洪泛攻击（Flood Attack）

通过伪造大量虚假IP的SYN请求 耗尽服务器资源：
攻击流量∝1服务器响应时间 \text{攻击流量} \propto \frac{1}{\text{服务器响应时间}} 攻击流量∝服务器响应时间1

防御方案：

✅ SYN Cookie机制 ✅ 流量清洗 ✅ 连接数限制

七、Nagle算法

作用：合并小数据包减少网络拥堵
触发条件 ：
{待发送数据<MSS前一包未确认 \begin{cases} \text{待发送数据} < \text{MSS} \\ \text{前一包未确认} \end{cases} {待发送数据<MSS前一包未确认

禁用方法：setsockopt(sock, TCP_NODELAY, 1)

八、select/poll/epoll对比

机制	时间复杂度	最大连接数	触发方式
select	O(n)O(n)O(n)	FD_SETSIZE	轮询
poll	O(n)O(n)O(n)	无限制	轮询
epoll	O(1)O(1)O(1)	系统上限	回调

🔥 epoll的优势：

无需遍历所有fd

支持边缘触发(ET)和水平触发(LT)

内核事件通知机制

九、性能优化技巧

零拷贝技术 ：sendfile()
内存池管理：避免频繁malloc

缓冲区设计 ：环形缓冲区减少拷贝

cpp 复制代码

class RingBuffer {
    char* buffer;
    int read_pos, write_pos;
};

SO_REUSEPORT选项：端口复用
避免内存拷贝 ：writev()/readv()

十、TCP服务端创建示例

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <sys/socket.h>

int main() {
    // 1. 创建socket
    int server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    
    // 2. 绑定地址
    sockaddr_in addr{};
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    addr.sin_port = htons(8080);
    bind(server_fd, (sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
    
    // 3. 监听连接
    listen(server_fd, 5);
    
    // 4. 接受请求
    sockaddr_in client_addr{};
    socklen_t len = sizeof(client_addr);
    int client_fd = accept(server_fd, (sockaddr*)&client_addr, &len);
    
    // 5. 数据处理...
}

十一、TCP客户端创建示例

cpp 复制代码

#include <sys/socket.h>

int main() {
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    
    sockaddr_in server_addr{};
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    server_addr.sin_port = htons(8080);
    
    connect(sock, (sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
    
    // 发送数据...
    send(sock, "Hello Server!", 13, 0);
}

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