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C++高频知识点（三十二）

news 2025/8/21 15:16:23

文章目录

156. SYN 洪泛攻击了解吗？是什么原理？什么是半连接队列？
- 洪泛攻击
- 如何防御SYN洪泛攻击？
157. 什么是内存池？请描述一下你如何实现内存池。
- 如何实现内存池？
- 实现示例代码
158. 说说unordered_map的扩容过程
- 扩容过程详解
- 示例代码（不同编译器，结果可能不一样）
159. 匿名函数的本质是什么？他的优点是什么？
- 匿名函数的优点
160. 请简要描述HTTP协议的工作原理。
- 请求-响应模型

156. SYN 洪泛攻击了解吗？是什么原理？什么是半连接队列？

洪泛攻击

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如何防御SYN洪泛攻击？

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157. 什么是内存池？请描述一下你如何实现内存池。

内存池（Memory Pool）是一种预先分配和管理内存块技术，通过预先分配一块连续的内存区域，并在程序运行时从中按需分配和回收内存块，而不是直接依赖操作系统频繁调用malloc或new来动态分配内存。它的主要目的是提高内存分配效率、减少内存碎片，并提升程序的性能，尤其是在需要频繁分配和释放小块内存的场景下，比如游戏开发、网络服务器或嵌入式系统。

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如何实现内存池？

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实现示例代码

假设我们要实现一个固定块大小的内存池，用于分配16字节的对象：

reinterpret_cast 用于指针、引用或整型的低级别转换。它会强制类型转换为与目标类型完全不同的类型。通常用在一些底层操作，比如内存操作、位级别操作等。

#include <iostream>
#include <cstddef>
#include <mutex>  // 引入互斥锁支持class MemoryPool {
private:// 内存块的节点结构，用于空闲链表struct Block {Block* next;  // 指向下一个空闲块};char* pool;       // 内存池的起始地址Block* freeList;  // 空闲块链表头size_t blockSize; // 每个块的大小（字节）size_t poolSize;  // 内存池总大小（字节）std::mutex mtx;   // 互斥锁，用于线程安全public:// 构造函数：初始化内存池// numBlocks：块的总数，sizePerBlock：每块的大小// 确保块大小至少能存BlockMemoryPool(size_t numBlocks, size_t sizePerBlock) : blockSize(sizePerBlock > sizeof(Block) ? sizePerBlock : sizeof(Block)), poolSize(numBlocks * blockSize) {  // 计算总内存大小pool = new char[poolSize];  // 一次性分配整个内存池freeList = nullptr;         // 初始化空闲链表为空// 将内存池分割成块并链接成空闲链表for (size_t i = 0; i < numBlocks; ++i) {// reinterpret_cast 用于指针、引用或整型的低级别转换。它会强制类型转换为与目标类型完全不同的类型。通常用在一些底层操作，比如内存操作、位级别操作等。Block* block = reinterpret_cast<Block*>(pool + i * blockSize);  // 定位到第i个块block->next = freeList;  // 当前块指向之前的链表头freeList = block;        // 更新链表头为当前块}}// 析构函数：释放内存池~MemoryPool() {delete[] pool;  // 释放整个内存池}// 分配一个内存块（线程安全）void* allocate() {std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);  // 加锁，保护共享资源if (!freeList) {  // 如果空闲链表为空return nullptr;  // 返回空指针，表示无可用内存}Block* block = freeList;  // 取链表头的块freeList = freeList->next;  // 更新链表头为下一个块return block;  // 返回分配的块地址}// 回收一个内存块（线程安全）void deallocate(void* ptr) {if (!ptr) return;  // 如果指针为空，直接返回std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);  // 加锁，保护共享资源Block* block = static_cast<Block*>(ptr);  // 将指针转为Block类型block->next = freeList;  // 将块插回链表头freeList = block;        // 更新链表头}// 禁止拷贝和赋值，避免意外复制整个内存池MemoryPool(const MemoryPool&) = delete;MemoryPool& operator=(const MemoryPool&) = delete;
};// 测试代码
int main() {MemoryPool pool(10, 16);  // 创建10个16字节块的内存池void* p1 = pool.allocate();  // 分配第一个块void* p2 = pool.allocate();  // 分配第二个块std::cout << "Allocated: " << p1 << ", " << p2 << std::endl;pool.deallocate(p1);  // 回收第一个块pool.deallocate(p2);  // 回收第二个块std::cout << "Deallocated, ready for reuse." << std::endl;return 0;
}

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158. 说说unordered_map的扩容过程

std::unordered_map是C++标准库中的哈希表容器，底层通常基于桶数组（bucket array）和链表（或类似结构）实现。当插入元素导致负载因子（load factor）超过某个阈值时，它会触发扩容。

扩容过程详解

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$Factor=元素数量桶数量\text{Load Factor} = \frac{\text{元素数量}}{\text{桶数量}}$

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示例代码（不同编译器，结果可能不一样）

以下是一个简单的示例，展示 std::unordered_map 的扩容行为：

#include <iostream>
#include <unordered_map>void printInfo(const std::unordered_map<int, int>& umap) {std::cout << "Size: " << umap.size()<< ", Bucket count: " << umap.bucket_count()<< ", Load factor: " << umap.load_factor() << "\n";
}int main() {std::unordered_map<int, int> umap;// 插入元素并观察扩容过程for (int i = 0; i < 140; ++i) {umap[i] = i;if (i % 5 == 0) {printInfo(umap);}}return 0;
}

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159. 匿名函数的本质是什么？他的优点是什么？

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举个例子：

int a = 5;
int b = 10;
auto add = [a, &b](int x) { return x + 1; };

编译器可能会生成类似这样的东西（伪代码）：

class Lambda {
public:int a;         // 按值捕获的aint& b;        // 按引用捕获的b的引用Lambda(int a_, int& b_) : a(a_), b(b_) {} // 构造函数初始化捕获int operator()(int x) const { return x + 1; }
};