网易互娱C++游戏引擎研发工程师面经

1.CPU频率是什么

CPU频率，也称为CPU时钟频率或主频，表示CPU每秒钟完成的时钟周期数，单位是Hz。
主频 = 外频 × 倍频：外频是CPU与主板同步运行的基准频率，倍频是主频与外频的比值。通过调整两者可提升主频，但现代CPU的倍频通常被锁定。

2.指令是什么，指令集是什么，指令和时钟周期的关系

指令（Instruction）是计算机程序中的基本命令，用于指示CPU执行特定操作（如加法、数据传输等）。每条指令包含两部分：操作码（指定操作类型（如ADD、MOV））和操作数（提供操作所需的数据或地址）。
指令集（Instruction Set Architecture, ISA）是CPU能理解和执行的所有指令的集合，主要分为两类：CISC（复杂指令集）：单条指令可完成复杂操作（如x86架构），但执行需多个时钟周期。RISC（精简指令集）：指令简单且单周期执行（如ARM、RISC-V）。
简单指令（如寄存器加法）可能只需1个时钟周期。
复杂指令（如乘法）可能需要多个时钟周期，甚至通过流水线分阶段完成（取指、译码、执行等）

3.内存频率指什么，和CPU频率有什么关系

内存频率（Memory Frequency）是指内存模块每秒钟能完成的时钟周期数。等效频率：因DDR（双倍数据速率）技术，内存可在时钟信号的上升沿和下降沿各传输一次数据，因此：
DDR：等效频率 = 工作频率 × 2（如DDR4 3200MHz的等效频率为3200MHz，实际工作频率为1600MHz）。
DDR5：通过更高效的设计，等效频率可达工作频率的4倍
CPU外频与内存频率：传统CPU通过外频（Base Clock）与内存交互。内存频率需与CPU外频匹配，否则系统会自动降频或通过分频机制协调。

3.1.存储器的层次结构介绍一下

寄存器（Registers）：位于CPU内部，速度最快（1个时钟周期访问），容量最小（通常为KB级），直接参与运算。
高速缓存（Cache）：
L1 Cache：分指令缓存（I-Cache）和数据缓存（D-Cache），容量约几十KB，访问延迟约1-3个周期。
L2 Cache：容量几百KB至几MB，延迟约10-20周期。
L3 Cache：共享缓存，容量数MB至数十MB，延迟约30-50周期。
主存（DRAM）：容量GB级，访问延迟约100-300周期，CPU直接寻址。
辅存（外存）：如SSD/HDD，容量TB级，访问延迟毫秒级，需通过I/O接口与CPU交互。

3.2.CPU中的几级缓存的作用

1.一级缓存（L1 Cache）
作用：最接近CPU核心，存储CPU当前最急需的指令和数据，分为两部分：
指令缓存（I-Cache）：暂存即将执行的指令（如ADD、MOV）。
数据缓存（D-Cache）：存储操作数（如变量、计算结果）。
特点：
速度最快（1-3个时钟周期访问），容量最小（通常32KB-256KB）。
采用静态RAM（SRAM），与CPU同频运行，命中率约80%。
Intel部分CPU（如Pentium 4）用追踪缓存（T-Cache）替代指令缓存，直接存储解码后的微指令（μOps）。
2.二级缓存（L2 Cache）
作用：作为L1的备用库，存储CPU可能下一步需要的数据，减少访问主存延迟。
特点：
速度稍慢（10-20周期），容量较大（256KB-8MB）。
现代CPU将L2集成于核心内，共享或独占设计（多核CPU通常每核独占L2）。
命中率约80%（即L1未命中的20%数据中，80%可在L2找到）。
3.三级缓存（L3 Cache）
作用：多核共享的缓存，协调不同核心间的数据一致性，减少访问主存频率。
特点：
速度最慢（30-50周期），容量最大（4MB-50MB+）。
在服务器/高端CPU中作用显著，可降低内存延迟约5%（仅5%数据需从主存读取）。

工作原理：局部性优化：利用时间局部性（重复访问）和空间局部性（邻近访问），缓存热点数据，整体命中率可达90%

4.脏cache是什么，如何处理

脏Cache是指缓存中的数据已被修改，但尚未同步到更低层存储（如主存或磁盘）的状态。它是写回策略（Write-back）的产物：在写回模式下，CPU修改缓存数据后不会立即写回主存，而是将修改后的缓存行标记为“脏”（Dirty），待后续触发条件（如缓存行被替换）时再同步。
脏Cache的处理方法：缓存一致性协议（如MESI）：通过状态机（Modified/Exclusive/Shared/Invalid）管理脏数据：
写回时机：当脏缓存行被替换（Eviction）时，必须写回主存。
多核同步：其他核心访问脏数据时，通过总线嗅探（Bus Snooping）触发写回或共享。

5.如何通过C++程序判断机器是大端机器还是小端机器，Union使用过没有

方法1：指针法

    int num = 0x12345678;
    char *ptr = reinterpret_cast<char*>(&num);  // 将int指针转为char指针
    if (*ptr == 0x78) {
        std::cout << "小端 (Little Endian)\n";
    }
    else if (*ptr == 0x12) {
        std::cout << "大端 (Big Endian)\n";
    }

方法2：联合体（Union）法

union EndianTest {
    uint32_t num;
    char bytes[4];
};
int main() {
    EndianTest test;
    test.num = 0x12345678;
    if (test.bytes[0] == 0x78) {
        std::cout << "小端模式 (Little Endian)\n";
    } else if (test.bytes[0] == 0x12) {
        std::cout << "大端模式 (Big Endian)\n";
    }
    return 0;
}

6.C++强制类型转换分别是什么，并介绍用途

C++四种命名强制转换:

double d = 3.14;
int a = static_cast<int>(d);  // 显式转换为int

static_cast（常规类型转换）：基本数据类型转换（如int ↔ double）、父子类指针/引用的向上转型（派生类→基类）。

int num = 0x12345678;
char* ptr = reinterpret_cast<char*>(&num);  // 将int指针转为char指针

reinterpret_cast（低层重新解释）：指针类型间的转换（如int* → char*）、函数指针类型转换（需谨慎使用）。

const int x = 10;
int* p = const_cast<int*>(&x);  // 去除const属性
*p = 20;  // 修改原const变量（行为未定义，慎用！）

const_cast（去除const属性）：修改const或volatile修饰的变量（通常用于兼容旧代码）。

class Base { virtual void foo() {} };
class Derived : public Base {};
Base* b = new Derived;
Derived* d = dynamic_cast<Derived*>(b);  // 安全向下转型

dynamic_cast（多态类型安全转换）：多态类型（含虚函数）的向下转型（派生类←基类）。

7.平时写哪些算法题？给一个vector<int>，递归实现快排

// 分区函数（以首元素为基准）
int Partition(vector<int>& nums, int left, int right) {
    int pivot = nums[left];  // 选择第一个元素作为基准
    while (left < right) {
        // 从右向左找第一个小于基准的元素
        while (left < right && nums[right] >= pivot) right--;
        nums[left] = nums[right];  // 将小元素放到左侧
        // 从左向右找第一个大于基准的元素
        while (left < right && nums[left] <= pivot) left++;
        nums[right] = nums[left];  // 将大元素放到右侧
    }
    nums[left] = pivot;  // 基准归位
    return left;
}

// 递归快速排序主函数
void QuickSort(vector<int>& nums, int left, int right) {
    if (left >= right) return;  // 递归终止条件
    int pivot_pos = Partition(nums, left, right);
    QuickSort(nums, left, pivot_pos - 1);  // 递归排序左半部分
    QuickSort(nums, pivot_pos + 1, right);  // 递归排序右半部分
}

7.1.快排最差的情况有几层递归？

N层

7.2.如果分区点每次选中间，什么样的数据会导致最差的情况发生？举例说明

周期序列（锯齿形分布，如 [1, 3, 5, 7, 2, 4, 6, 8]）：
数据呈周期性波动，且中间位置的值始终是当前子数组的最大值或最小值。
原因：每次分区后，中间值将子数组分为一个极小的子数组（长度≈1）和一个几乎包含剩余所有元素的子数组，递归深度接近 n。
特殊构造的“峰谷”序列：
数据交替出现峰值和谷值，且中间位置恰好是全局极值点。
原因：中间值无法有效分割数据，导致分区后子数组大小比例严重失衡。
全相同元素（退化特例）：
所有元素值相同（如 [5,5,5,5]）。
原因：无论选择哪个元素作为枢轴，分区结果均为一个空子数组和一个长度为 n−1 的子数组。

8.如何用不递归的方式实现递归

可以使用栈（Stack）来模拟，每次递归调用时，将当前状态（参数、局部变量等）压入栈中；返回时从栈中弹出状态并恢复。

9.Linux查看当前路径下的所有文件名的命令是什么

一、文件与目录操作
基础导航
pwd：显示当前路径
cd [目录]：切换目录（cd ~返回家目录，cd -返回上一路径）
ls [选项]：列出目录内容
-l：详细列表（权限/所有者/大小）
-a：显示隐藏文件（如.bashrc）
-h：人性化显示文件大小（如KB/MB）
文件管理
cp [选项] 源文件 目标：复制文件（-r递归复制目录）
mv 源文件 目标：移动/重命名文件
rm [选项] 文件：删除文件（-rf递归强制删除目录）
touch 文件名：创建空文件或更新时间戳
目录操作
mkdir [选项] 目录名：创建目录（-p创建多级目录，如mkdir -p a/b/c）
rmdir 目录名：删除空目录
文件查找
find /路径 -name "*.txt"：按名称搜索文件
locate 文件名：通过数据库快速查找（需先运行updatedb）

二、文本处理
查看与编辑
cat 文件：显示全部内容
less/more 文件：分页查看（支持搜索，按q退出）
head -n 5 文件：显示前5行
tail -f 日志文件：实时追踪日志更新
文本分析
grep "关键词" 文件：过滤包含关键词的行（-i忽略大小写）
wc 文件：统计行数/单词数/字符数
sort 文件：按行排序（-r倒序）

三、系统信息与管理
硬件与状态
uname -a：显示内核版本/主机名
df -h：查看磁盘剩余空间
free -h：显示内存使用情况
top或htop：实时进程监控（CPU/内存占用）
用户与权限
chmod 755 文件：修改权限（7=rwx，5=r-x）
chown 用户:组 文件：更改所有者
sudo 命令：以管理员身份运行
服务管理
systemctl start/stop 服务名：控制服务（如nginx）
journalctl -u 服务名：查看服务日志

四、网络与通信
连接配置
ip a：查看IP地址（替代旧版ifconfig）
ping 域名/IP：测试网络连通性
ss -tuln：列出所有监听端口
远程操作
ssh 用户@IP：远程登录
scp 本地文件 用户@IP:远程路径：安全传输文件

五、软件管理
Debian/Ubuntu：
sudo apt update # 更新软件列表
sudo apt install 包名 # 安装软件
sudo apt remove 包名 # 卸载

10.Linux的文件权限有哪些

权限类型：可读（r）、可写（w）、可执行（x）。
权限分配对象：所有者（User）、所属组（Group）、其他用户（Others）。

11.Linux中chmod 777命令中777是什么意思

权限用二进制码表示，7=4+2+1，也就是三个权限都有，777表示三个分配对象都有全部的文件权限。
更安全的替代方案如755（所有者rwx，其他用户r-x）或644（所有者rw-，其他用户r--）。

12.内核态和用户态是什么，编译过Linux系统吗

内核态（Kernel Mode）和用户态（User Mode）是操作系统中两种不同的CPU运行级别，用于区分程序执行的权限和资源访问能力。
用户态：应用程序运行的非特权状态，只能访问受限的内存和资源，无法直接操作硬件或内核数据。需通过系统调用请求内核服务。
内核态：操作系统内核运行的特权状态，可访问所有内存、硬件和执行特权指令（如I/O操作、进程调度等），直接管理系统资源。

13.进程是什么

进程（Process）是计算机中已运行的程序实例，具有生命周期（创建、运行、终止）。每个进程拥有独立的地址空间和系统资源（如CPU寄存器、内存、文件句柄等）。多个进程可同时存在于内存中，由操作系统调度交替执行。进程由程序代码、数据集合和进程控制块（PCB）组成，PCB记录进程状态（运行、就绪、阻塞等）、优先级等信息。
进程与线程：进程是线程的容器，一个进程可包含多个线程。线程是CPU调度的基本单位，共享进程的资源。

13.1.进程的中断的底层实现以及进程为什么要中断

一、底层实现
硬件级流程
中断触发：外部设备（如键盘、磁盘）通过CPU引脚（如INTR/NMI）发送信号，或内部事件（如除零、缺页）触发中断。
状态保存：CPU暂停当前指令，自动保存程序计数器（PC）、程序状态字（PSW）等寄存器到内核栈，并关闭中断（清除IF标志）。
中断处理：通过中断向量表（IDT）跳转到对应的中断服务程序（ISR），执行设备驱动或异常处理逻辑。
恢复执行：ISR完成后，通过IRET指令恢复现场，重新开放中断并返回原程序。
操作系统级流程
上下文切换：内核保存进程的CPU环境（如通用寄存器、内存页表）到进程控制块（PCB），切换到中断处理进程。
优先级调度：高优先级中断可嵌套低优先级中断，确保紧急事件优先处理。
二、中断的原因
实时响应：允许CPU立即处理紧急事件（如硬件故障、用户输入），避免轮询等待。
资源高效利用：在I/O等待期间切换进程，提高CPU利用率（如磁盘读写时执行其他任务）。
多任务协调：通过时间片中断强制进程切换，实现公平调度。
错误隔离：异常中断（如非法指令）可终止错误进程，保护系统稳定性。

14.虚拟内存到物理内存是如何映射的

虚拟内存到物理内存的映射是通过页表（Page Table）和内存管理单元（MMU）共同实现的。
虚拟地址分为两部分：页号（Page Number）和页内偏移量（Offset）。物理内存也被划分为相同大小的页框（Frame）。
操作系统为每个进程维护一个页表，记录虚拟页号到物理页框号的映射关系。
CPU访问虚拟地址时，MMU提取虚拟页号。通过页表找到对应的物理页框号。若页表项有效（已调入内存），则结合偏移量生成物理地址。
转换后援缓冲器（TLB）缓存常用页表项，若命中（TLB hit）则直接获取物理地址；未命中（TLB miss）需访问内存中的页表。
若页表项无效（页面未调入内存），触发缺页中断。操作系统将所需页面从磁盘（交换空间或文件）加载到物理内存，更新页表后重新执行指令。

优化：
多级页表：减少页表内存占用（如x86使用四级页表）。
当物理内存不足时，选择不活跃页面换出到磁盘（如LRU算法）。
多个进程可映射同一物理页（如动态库代码），减少冗余。

15.页表是什么

页表结构：
页表项（PTE）：每个表项包含：物理页框号：虚拟页对应的物理内存块号。控制位：如存在位（P）、读写权限位（R/W）、修改位（D）等，用于内存保护和状态管理。
多级页表：针对大地址空间（如64位系统），采用多级页表（如二级、四级）减少内存占用。

16.socket的API有哪些，connect和listen哪个是服务端哪个是客户端

基础操作
socket()：创建套接字
close()：关闭套接字
地址绑定与连接
bind()：将套接字与本地地址绑定（服务端）
connect()：客户端向服务器发起连接请求
listen()：服务端设置监听队列等待连接
accept()：服务端接受客户端连接
数据传输
send()/recv()：面向连接（如TCP）的数据收发
sendto()/recvfrom()：无连接（如UDP）的数据收发
辅助功能
gethostbyname()：域名解析
setsockopt()/getsockopt()：设置/获取套接字选项
典型调用流程：
服务端：socket() → bind() → listen() → accept()
客户端：socket() → connect()

17.介绍TCP/IP和UDP

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是一组用于互联网通信的协议集合，它定义了数据如何在网络中传输。TCP/IP协议族分为四层：
应用层：负责处理特定的应用程序细节，如HTTP、FTP等。
传输层：提供端到端的通信服务，主要协议是TCP和UDP。
网络层：负责数据包的路由和转发，核心协议是IP。
链路层：处理物理网络连接，如以太网。

TCP（传输控制协议）是TCP/IP协议族中的核心协议之一，它提供面向连接、可靠的字节流服务。TCP通过以下机制确保数据传输的可靠性：
三次握手建立连接。
数据包确认和超时重传机制。
流量控制和拥塞控制。
TCP适用于需要高可靠性的应用，如网页浏览（HTTP）、文件传输（FTP）等

UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）是另一种传输层协议，与TCP不同，UDP是无连接且不可靠的。它的特点包括：
无连接：不需要预先建立连接，直接发送数据。
不可靠：不保证数据包的顺序、丢失或重复。
高效：由于没有复杂的控制机制，UDP的开销更小，传输速度更快。
UDP适用于实时性要求高、能容忍少量数据丢失的应用，如：视频流媒体（如在线视频）、语音通话（VoIP）和DNS查询等。