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)開始12點(diǎn)才結(jié)束，一面竟然持續(xù)了兩個小時，期間最開始用手機(jī)面試，20分鐘簡單聊完項目之后開始編碼，于是切換到PC上。

奈何牛客網(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，查了一下說可能是瀏覽器問題，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，之后便開始了重頭戲-寫代碼。

快手這個崗位的題目均不是 Leetcode 的題目，都是比較偏實際的問題，期間要進(jìn)行 debug 所以時間會長一些。

其中有一道題看著挺簡單，但是后面仔細(xì)想了想，還算是個知識的模糊點(diǎn)，所以決定寫出來和大家分享一下。

0x01 題目描述

題目是口述并簡單寫了一下，基本上達(dá)意了，一起看下：

簡述在 Linux 環(huán)境中使用 C++ 編寫的代碼輸出結(jié)果 以及原因。給定兩個函數(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coredump?如果沒有coredump將輸出什么？并對你的答案做出解釋。

簡單說這是道多線程的問題，兩個線程函數(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 while 的死循環(huán)，來保證 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

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，每個進(jìn)程都認(rèn)為自己持有了全部的內(nèi)存空間，沒錯是 OS 騙了它。

本質(zhì)上各個進(jìn)程的內(nèi)存訪問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，所以進(jìn)程之間的通信需要借助于共享內(nèi)存、消息隊列等機(jī)制，從而也更加安全。

虛地址模式要比實地址模式更加安全，這個是由OS來保證的，對于一些單任務(wù)的操作系統(tǒng)比如 vxwork 很多都是實地址模式，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，每個家庭是有自己的領(lǐng)地的，如果要進(jìn)行交流需要通過其他手段。

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

2.2  大白的答案

經(jīng)過前簡單分析，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現(xiàn)確實是沒有見過，這也是大白要寫這道題的初衷。

很多時候我們對于常見的東西的正確性沒有疑問，比如借助于鎖的線程同步，但是有時候沒見過的形式也不一定就是錯誤的，只能說可能是可行但不完善，其實本題就是后者情況。

經(jīng)過幾分鐘的思考，大白給出了答案：

可能結(jié)果1：coredump掉，因為在我看來Linux是比較安全的，進(jìn)程內(nèi)的多個線程的局部變量存儲在私有空間棧上，從安全角度來說應(yīng)該是不可以相互訪問私有棧空間的，所以coredump。

可能結(jié)果2：沒有coredump，因為可能Linux并沒有那么做，為進(jìn)程內(nèi)的線程間也做了屏障，多個線程的私有棧空間是可以相互訪問的。

所以兩個答案的區(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，來看一張進(jìn)程內(nèi)多線程的內(nèi)存空間分布圖吧：

經(jīng)過一番思考(其實算是直覺吧)，大白覺得是結(jié)果2，因為Linux本身并沒有必要來實現(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的，所以我選擇了不會coredump并且輸出10。

但是我并不確定，因為兩種結(jié)果都說得通，不確定的根源在于自己知識的盲點(diǎn)：多線程私有空間的訪問權(quán)限問題。

0x03  代碼實踐

面試結(jié)束之后，晚上大白實踐了一下，發(fā)現(xiàn)確實是結(jié)果2。簡單寫的糙代碼如下：

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，簡單編譯執(zhí)行結(jié)果確實是沒有coredump，間隔1s輸出10。

這個問題算是被驗證了，不過總覺得不能這樣結(jié)束，于是在網(wǎng)上搜索了一些東西。

0x04  繼續(xù)思考

在知乎上看到一個很相似的問題：

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

有意思了！和我剛才驗證的問題是矛盾的，不過知乎上總是會出現(xiàn)一些并不成立的問題，所以還是先說是什么再說為什么吧！

簡單看了幾個高票答案，也證明了這個提問者問題本身的不成立，在一個騰訊員工的回答中看到一個華麗麗的代碼：

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

其中一個回答的圖也比較好，貼一下：

0x05.筆者小結(jié)

快手的這道題目并不復(fù)雜，但是對一些不常見的形式探究的比較深入，對此大白覺得用幾句話概況吧：

正確的并不一定是好用的，不常見的也并非是錯誤的，正確且常見的形式往往是取舍驗證之后的優(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)在不久之后將吹開緊閉的家門，我們紛紛摘下口罩，洋溢著久違的笑容，自由呼吸、快樂奔跑！