聊聊這道【快手】面試題

0x00 前言

前幾天大白參加了快手的視頻面試，第一次使用?？途W(wǎng)的在線面試系統(tǒng)，10點(diǎn)開(kāi)始12點(diǎn)才結(jié)束，一面竟然持續(xù)了兩個(gè)小時(shí)，期間最開(kāi)始用手機(jī)面試，20分鐘簡(jiǎn)單聊完項(xiàng)目之后開(kāi)始編碼，于是切換到PC上。

奈何?？途W(wǎng)的在線面試系統(tǒng)在 Chrome 上不好用，一度以為我電腦的攝像頭壞掉了，查了一下說(shuō)可能是瀏覽器問(wèn)題，果然快速換到火狐之后就 OK 了，期間我調(diào)試環(huán)境花了大約10分鐘，之后便開(kāi)始了重頭戲-寫(xiě)代碼。

快手這個(gè)崗位的題目均不是 Leetcode 的題目，都是比較偏實(shí)際的問(wèn)題，期間要進(jìn)行 debug 所以時(shí)間會(huì)長(zhǎng)一些。

其中有一道題看著挺簡(jiǎn)單，但是后面仔細(xì)想了想，還算是個(gè)知識(shí)的模糊點(diǎn)，所以決定寫(xiě)出來(lái)和大家分享一下。

0x01 題目描述

題目是口述并簡(jiǎn)單寫(xiě)了一下，基本上達(dá)意了，一起看下：

簡(jiǎn)述在 Linux 環(huán)境中使用 C++ 編寫(xiě)的代碼輸出結(jié)果 以及原因。給定兩個(gè)函數(shù) func1 和 func2，包含的代碼如下：

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調(diào)用func1thread2調(diào)用func2可確保thread1調(diào)用的func1先跑程序的執(zhí)行結(jié)果將是什么？
是否會(huì)coredump?如果沒(méi)有coredump將輸出什么？并對(duì)你的答案做出解釋。

簡(jiǎn)單說(shuō)這是道多線程的問(wèn)題，兩個(gè)線程函數(shù)運(yùn)行之后，查看輸出結(jié)果是什么并給出解釋。

0x02 題目解析

題目中給出了全局指針變量 glob_ptr ，該變量是在進(jìn)程的堆上存儲(chǔ)的。

在 func1 中定義了局部變量a和局部指針變量b，隨后將全局變量glob_ptr 的值賦給局部變量b，之后是一個(gè) while 的死循環(huán)，來(lái)保證 func1 一直活著，從而局部變量a和b都是有效的，進(jìn)而全局變量glob_ptr 也是指向一個(gè)有效的地址。

在 func2 中同樣定義了局部指針變量c，并將全局指針變量glob_ptr 賦值給了局部指針變量c，之后將其結(jié)果進(jìn)行輸出。

2.1  一些必備知識(shí)

進(jìn)程是線程的載體，也可以認(rèn)為是容器，進(jìn)程與進(jìn)程之間是有地址隔離的，Linux 是虛地址模式，每個(gè)進(jìn)程都認(rèn)為自己持有了全部的內(nèi)存空間，沒(méi)錯(cuò)是 OS 騙了它。

本質(zhì)上各個(gè)進(jìn)程的內(nèi)存訪問(wèn)都涉及到虛擬地址和物理地址轉(zhuǎn)換，在系統(tǒng)層面避免了多進(jìn)程之間的直接訪問(wèn)，所以進(jìn)程之間的通信需要借助于共享內(nèi)存、消息隊(duì)列等機(jī)制，從而也更加安全。

虛地址模式要比實(shí)地址模式更加安全，這個(gè)是由OS來(lái)保證的，對(duì)于一些單任務(wù)的操作系統(tǒng)比如 vxwork 很多都是實(shí)地址模式，題目中的Linux 便是典型的虛地址模式。

進(jìn)程內(nèi)的多個(gè)線程共享進(jìn)程的資源并且也擁有自己的獨(dú)立資源，這樣線程間的通信就方便很多了。

進(jìn)程與進(jìn)程就像獨(dú)立的家庭，每個(gè)家庭是有自己的領(lǐng)地的，如果要進(jìn)行交流需要通過(guò)其他手段。

線程與線程之間就像一個(gè)家庭中的成員，每個(gè)人都生活在相同的家庭空間，但是每個(gè)人也都有自己的私有空間，所以每個(gè)線程之間的通信要方便的多，只要喊一嗓子就可以聽(tīng)到了。

2.2  大白的答案

經(jīng)過(guò)前簡(jiǎn)單分析，題目確保了局部變量地址的有效性，不同的地方在于一般的多線程同步都是使用鎖、條件變量等手段借助于全局變量來(lái)進(jìn)行多線程的數(shù)據(jù)通信和同步。

題目中借助于局部變量的實(shí)現(xiàn)確實(shí)是沒(méi)有見(jiàn)過(guò)，這也是大白要寫(xiě)這道題的初衷。

很多時(shí)候我們對(duì)于常見(jiàn)的東西的正確性沒(méi)有疑問(wèn)，比如借助于鎖的線程同步，但是有時(shí)候沒(méi)見(jiàn)過(guò)的形式也不一定就是錯(cuò)誤的，只能說(shuō)可能是可行但不完善，其實(shí)本題就是后者情況。

經(jīng)過(guò)幾分鐘的思考，大白給出了答案：

可能結(jié)果1：coredump掉，因?yàn)樵谖铱磥?lái)Linux是比較安全的，進(jìn)程內(nèi)的多個(gè)線程的局部變量存儲(chǔ)在私有空間棧上，從安全角度來(lái)說(shuō)應(yīng)該是不可以相互訪問(wèn)私有?？臻g的，所以coredump。

可能結(jié)果2：沒(méi)有coredump，因?yàn)榭赡躄inux并沒(méi)有那么做，為進(jìn)程內(nèi)的線程間也做了屏障，多個(gè)線程的私有?？臻g是可以相互訪問(wèn)的。

所以兩個(gè)答案的區(qū)別根源就在于Linux本身是否允許多線程內(nèi)私有空間的訪問(wèn)，來(lái)看一張進(jìn)程內(nèi)多線程的內(nèi)存空間分布圖吧：

經(jīng)過(guò)一番思考(其實(shí)算是直覺(jué)吧)，大白覺(jué)得是結(jié)果2，因?yàn)長(zhǎng)inux本身并沒(méi)有必要來(lái)實(shí)現(xiàn)線程內(nèi)私有棧的隔離，而且Linux的地址空間的隔離應(yīng)該是進(jìn)程粒度的，線程還是可以相互訪問(wèn)的，所以我選擇了不會(huì)coredump并且輸出10。

但是我并不確定，因?yàn)閮煞N結(jié)果都說(shuō)得通，不確定的根源在于自己知識(shí)的盲點(diǎn)：多線程私有空間的訪問(wèn)權(quán)限問(wèn)題。

0x03  代碼實(shí)踐

面試結(jié)束之后，晚上大白實(shí)踐了一下，發(fā)現(xiàn)確實(shí)是結(jié)果2。簡(jiǎn)單寫(xiě)的糙代碼如下：

為了避免程序的偶然性結(jié)果，大白在func2中間隔1s打印了10次，簡(jiǎn)單編譯執(zhí)行結(jié)果確實(shí)是沒(méi)有coredump，間隔1s輸出10。

這個(gè)問(wèn)題算是被驗(yàn)證了，不過(guò)總覺(jué)得不能這樣結(jié)束，于是在網(wǎng)上搜索了一些東西。

0x04  繼續(xù)思考

在知乎上看到一個(gè)很相似的問(wèn)題：

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

有意思了！和我剛才驗(yàn)證的問(wèn)題是矛盾的，不過(guò)知乎上總是會(huì)出現(xiàn)一些并不成立的問(wèn)題，所以還是先說(shuō)是什么再說(shuō)為什么吧！

簡(jiǎn)單看了幾個(gè)高票答案，也證明了這個(gè)提問(wèn)者問(wèn)題本身的不成立，在一個(gè)騰訊員工的回答中看到一個(gè)華麗麗的代碼：

大神這個(gè)代碼是C++14的一些高級(jí)特性，并且沒(méi)有借助于全局指針變量，直接使用局部變量來(lái)相互訪問(wèn)的，看下編譯執(zhí)行結(jié)果：

其中一個(gè)回答的圖也比較好，貼一下：

0x05.筆者小結(jié)

快手的這道題目并不復(fù)雜，但是對(duì)一些不常見(jiàn)的形式探究的比較深入，對(duì)此大白覺(jué)得用幾句話概況吧：

正確的并不一定是好用的，不常見(jiàn)的也并非是錯(cuò)誤的，正確且常見(jiàn)的形式往往是取舍驗(yàn)證之后的優(yōu)解，但是并不是唯一解，掌握根源我們才能靈活應(yīng)對(duì)各種奇怪的形式，并作出分析。

就這么多吧！本期完，祝各位周末愉快，疫情之下 注意防護(hù)。

春風(fēng)在不久之后將吹開(kāi)緊閉的家門(mén)，我們紛紛摘下口罩，洋溢著久違的笑容，自由呼吸、快樂(lè)奔跑！