2024最新首选C/C++开发教程（后端/音视频/游戏/嵌入式/高性能网络/存储/基 ...

得当人群：盘算机相关专业在校生、转入互联网开发、转后台开发岗位、有C/C++底子、底层原理明白不够深入。
内容：强化理论知识，并以项目运用，项目实现为主导来教学，1对1学习计划，简历书写/口试复盘引导。
【2024|第15代版本Linux C/C++全栈开发合集(职场常用/口试常问技术点+项目实战)】
目次

数据结构与算法

1.红黑树

• 红黑树的应用场景，进程调度cfs， 内存管理
  
• 红黑树的数学证实与推导
  
• 手撕红黑树的左旋与右旋
  
• .红黑树添加的实现与添加三种情况的证实
  
• 红黑树删除的实现与删除四种情况的证实
  
• 红黑树的线程安全的做法
  
• 分析红黑树工程实用的特点
  

2.B树与B+树

• 磁盘结构分析与数据存储原理
  
• 多叉树的运用以及B树的定义证实
  
• B树插入的两种分裂
  
• B树删除的前后借位与节点归并
  
• 手撕B树的插入，删除，遍历，查找
  
• B+树的定义与实现
  
• B+树叶子节点的前后指针
  
• B+树的应用场景与实用特点
  
• B+树的线程安全做法
  

3. Hash与BloomFilter，bitmap

• hash的原理与hash函数的实现
  
• hash的应用场景
  
• 分布式hash的实现原理
  
• 海量数据去重布隆过滤器
  
• 布隆过滤的数学推导与证实
  

设计模式

1.创建型设计模式

• 单例模式
  
• 策略模式
  
• 观察者模式
  
• 工厂方法模式与抽象工厂模式
  
• 原型模式
  

2.结构型设计模式

• 适配器模式
  
• 代理模式
  
• 责任链模式
  
• 状态模式
  
• 桥接模式
  
• 组合模式
  

c++新特性

1.STL容器，智能指针，正则表达式

• unordered_map
  
• STL容器
  
• hash的用法与原理
  
• shared_ptr，unique_ptr
  
• basic_regex，sub_match
  
• 函数对象模板function，bind
  

2.新特性的线程，协程，原子操作，lamda表达式

• atomic的用法与原理
  
• thread_ local 与condition_ variable
  
• 异常处理exception_ ptr
  
• 错误处理error_ category
  
• coroutine的用法与原理
  

Linux工程管理

1.Makefile/cmake/configure

• Makefile的规则与make的工作原理
  
• 单文件编译与多文件编译
  
• Makefile的参数传递
  
• 多目次文件夹递归编译与嵌套执行make
  
• Makefile的通配符，伪目标，文件搜索
  
• Makefile的操作函数与特殊语法
  
• configure生成makefile的原则
  
• cmake的写法
  

2.分布式版本控制git

• git的工作流程
  
• 创建操作与基本操作
  
• 分支管理，查看提交汗青
  
• git服务器搭建
  

3.Linux系统运行时参数命令

• 进程间通信设施状态 ipcs
  
• Linux系统运行时长 uptime
  
• CPU平均负载和磁盘活动 iostat
  
• 监控，网络和汇报系统活动 sar
  
• 监控多处理器使用情况 mpstat
  
• 监控进程的内存使用情况 pmap
  
• 系统管理员调优和基准测量工具 nmon
  
• 密切关注Linux系统 glances
  
• 查看系统调用 strace
  
• ftp 服务器基本信息 ftptop
  
• 电量消耗和电源管理 powertop
  
• 监控mysql的线程和性能 mytop
  
• 系统运行参数分析 htop/top/ atop
  
• Linux网络统计监控工具 netstat
  
• 表现和修改网络接口控制器 ethtool
  
• 网络数据包分析利刃 tcpdump
  
• 长途登陆服务的标准协议 telnet
  
• 获取实时网络统计信息 iptraf
  
• 表现主机上网络接口带宽使用情况 iftop
  

4.vscode gdb 调试

• vscode gdb 开发环境
  
• gdb 调试准备
  
• gdb 调试命令详解
  
• gdb 多线程调试
  
• gdb 附加进程调试
  
• gdb core files 调试
  

网络编程

1.网络io与io多路复用 select/poll/epoll

• socket 与文件描述符的关联
  
• 多路复用 select/poll
  
• 代码实现LT/ET的区别
  

2.事故驱动 reactor

• reactor 针对业务实现的长处
  
• epoll 封装 send_cb/recv_cb/ accept_cb
  
• reactor 多核实现
  
• 跨平台(select/epoll/kqueue)的封装reactor
  
• redis，memcached，nginx 网络组件
  

3.http服务器的实现

• reactor sendbuffer 与 recvbuffer 封装http协议
  
• http 协议格式
  
• 有限状态机 fsm 剖析 http
  
• 其他协议 websocket， tcp 文件传输
  

网络原理

1.服务器百万并发实现(实操)

• 同步处理与异步处理的数据差异
  
• 网络 io 线程池异步处理
  
• ulimit 的 fd 的百万级别支持
  
• sysctl.conf 的 rmem 与 wmem 的调优
  
• conntrack 的原理分析
  

2. Posix API 与网络协议栈

• connect，listen，accept 与三次握手
  
• listen 参数 backlog
  
• syn 泛洪的办理方案
  
• close 与四次挥手
  
• 11个状态迁移
  
• 大量 close_wait 与 time_wait 的缘故原由与办理方案
  
• tcp keepalive 与应用层心跳包
  
• 拥塞控制与滑动窗口
  

3.UDP的可靠传输协议QUIC

• udp 的优缺点
  
• udp 高并发的设计方案
  
• qq早期为什么选择 udp 作为通信协议
  
• udp 可靠传输原理
  
• quic 协议的设计原理
  
• quic 的开源方案 quiche
  
• kcp 的设计方案与算法原理
  

协程框架

1.协程设计原理与汇编实现

• 协程存在的3个缘故原由
  
• 同步与异步性能，服务端异步处理，客户端异步请求
  
• 协程原语switch, resume, yield,
  
• 协程切换的三种实现方式，setjmp/longjmp，ucontext， 汇编实现
  
• 汇编实现寄存器讲解
  
• 协程初始启动 eip 寄存器设置
  
• 协程栈空间定义，独立栈与共享栈的做法
  
• 协程结构体定义
  

2.协程调度器实现与性能测试

• 调度器的定义分析
  
• 超时聚集，就绪队列，io等待聚集的实现
  
• 协程调度的执行流程
  
• 协程接口实现，异步流程实现
  
• hook 钩子的实现
  
• 协程实现 mysql 请求
  
• 协程多核方案分析
  
• 协程性能测试
  

用户态协议栈

1.用户态协议栈设计实现

• 用户态协议栈的存在场景与实现原理
  
• netmap 开源框架
  
• eth协议，ip协议，udp协议实现
  
• arp协议实现
  
• icmp协议实现
  

2.tcp的原理实现

• tcp 11个状态实现
  
• 滑动窗口与慢启动
  
• 重传定时器，坚持定时器
  
• time_wait定时器，keepalive定时器
  

3.应用层posix api的详细实现

• socket/bind/listen的实现
  
• accept实现
  
• recv/send的实现
  

4.手把手设计实现epoll

• epoll 数据结构封装与线程安全实现
  
• 协议栈fd就绪回调实现
  
• epoll 接口实现
  
• LT/ET的实现
  

异步io机制

1.io_uring

• io_uring系统调用io_uring_setup， io_ur ing_register，io_uring_enter
  
• liburng的io_uring的关 系
  
• io_uring 与epoll性能对比
  
• io_uring的共享内存机制
  

2.io_uring的使用场景

• io_uring的accept，connect，recv，send 实现机制
  
• io_uring网络读写
  
• io_uring磁盘读写
  
• proactor的实现
  

池式组件

1.手写线程池与性能分析(项目)

• 线程池的异步处理使用场景
  
• 线程池的组成任务队列执行队列
  
• 任务回调与条件等待
  
• 线程池的动态防缩
  
• nginx线程池实现对比分析
  

2.内存池的实现与场景分析(项目)

• 内存池的应用场景与性能分析
  
• 内存小块分配与管理
  
• 内存大块分配与管理
  
• 手写内存池，结构体封装与API实现
  
• 制止内存泄漏的两种万能方法
  
• 定位内存泄漏的3种工具
  
• nginx内存池实现
  

3.mysql连接池的实现(项目)

• 连接池性能的影响的2个因素，tcp连接和mysql认证
  
• 连接请求归还策略
  
• 连接超时未归还策略
  
• 链接断开重连策略
  
• 连接数量最优策略
  

高性能组件

1.原子操作CAS与锁实现(项目)

• 互斥锁的使用场景与原理
  
• 自旋锁的性能分析
  
• 原子操作的汇编实现
  

2.无锁消息队列实现(项目)

• 有锁无锁队列性能
  
• 内存屏障Barrier
  
• 数组无锁队列设计实现
  
• 链表无锁队列设计实现
  

3.网络缓冲区设计

• RingBuffer设计
  
• 定长消息包
  
• ChainBuffer设计
  
• 双缓冲区设计
  

4.定时器方案红黑树，时间轮，最小堆(项目)

• 定时器的使用场景
  
• 定时器的红黑树存储
  
• 时间轮的实现
  
• 最小堆的实现
  
• 分布式定时器的实现
  

5.手写死锁检测组件(项目)

• 死锁的现象以及原理
  
• pthread_mutex_Iock/pthread_mutex_unlock dIsym的实现
  
• 有向图的构建
  
• 有向图dfs判定环的存在
  
• 三个原语操作lock_before，lock_after，unlock_after
  
• 死锁检测线程的实现
  

6.手写内存泄漏检测组件(项目)

• 内存泄漏现象
  
• 第三方内存泄漏与代码内存泄漏
  
• malloc 与 free 的 dIsym 实现
  
• 内存检测策略
  
• 应用场景测试
  

7.手把手实现分布式锁(项目)

• 多线程资源竞争 互斥锁，自旋锁
  
• 加锁的异常情况
  
• 非公平锁的实现
  
• 公平锁的实现
  

开源组件

1.异步日志方案spdlog (项目)

• 日志库性能瓶颈分析
  
• 异步日志库设计与实现
  
• 批量写入与双缓存冲机制
  
• 奔溃后的日志找回
  

2.应用层协议设计ProtoBuf(项目)

• IM，云平台，nginx,http，redis 协议设计
  
• 如何保证消息完备性
  
• 手撕 protobuf IM 通信 协议
  
• protobuf 序列化与反序列化
  
• protobuf 编码原理
  

Redis

1.Redis 相关命令详解及其原理

• string，set，zset，list，hash
  
• 分布式锁的实现
  
• lua脚本办理ACID原子性
  
• Redis事件的ACID性质分析
  

2.Redis协议与异步方式

• Redis协议剖析
  
• 特殊协议操作订阅发布
  
• 手撕异步redis协议
  

3.存储原理与数据模子

• string的三种编码方式 int, raw, embstr
  
• 双向链表的list实现
  
• 字典的实现，hash函数
  
• 办理键辩论与rehash
  
• 跳表的实现与数据论证
  
• 整数聚集实现
  
• 压缩列表原理证实
  

4.主从同步与对象模子

• 对象的类型与编码
  
• 字符串对象
  
• 列表对象
  
• 哈希对象
  
• 聚集对象
  
• 有序聚集
  
• 类型检测与命令多态
  
• 内存接纳
  
• 对象共享
  
• 对象空转时长
  
• redis的3种集群方式主从复制，sentinel, cluster
  
• 4种恒久化方案
  

MySQL

1.SQL语句，索引，视图，存储过程，触发器

• MySQL体系结构，SQL执行流程
  
• SQL CURD与高级查询
  
• 视图，触发器，存储过程
  
• MySQL权限管理
  

2.MySQL索引原理以及SQL优化

• 索引，约束以及之间的区别
  
• B+树，聚集索引和辅助索引
  
• 最左匹配原则以及覆盖索引
  
• 索引失效以及索引优化原则
  
• EXPLAIN执行计划以及优化选择过程分析
  

3.MySQL事件原理分析

• 事件的ACID特性
  
• MySQL并发问题 脏读，不可重复读，幻读
  
• 事件隔离级别
  
• 锁的类型，锁算法实现以及锁操作对象
  
• S锁、X锁、IS锁、IX锁
  
• 记录锁，间隙锁，next-key lock
  
• 插入意向锁，自增锁
  
• MVCC原理剖析
  

4.MySQL缓存策略

• 读写分离，连接池的场景以及其局限a
  
• 缓存策略问题分析
  
• 缓存策略强一致性办理方案
  
• 缓存策略最终一致性办理方案
  
• 2种mysql 缓存同步方案从数据库与触发器+udf
  
• 缓存同步开源方案 go-mysql-transfer
  
• 缓存同步开源方案canal原理分析
  
• 3种缓存故障，缓存击穿，缓存穿透，缓存雪崩
  

Kafka

1.Kafka使用场景与设计原理

• 发布订阅模式
  
• 点对点消息传递
  
• Kafka Brokers原理
  
• Topics和Partition
  

2.Kafka存储机制

• Partition存储分布
  
• Partition文件存储机制
  
• Segment文件存储结构
  
• offset查找message
  
• 高效文件存储设计
  

gRPC

1.gRPC的内部组件关联

• ClientSide与ServerSide，Channel，Serivce，Stub的概念
  
• 异步gRPC的实现
  
• 回调方式的异步调用
  
• Server与Client对RPC的实现
  

2.基于http2的gRPC通信协议

• 基于http协议构造
  
• ABNF语法
  
• 请求协议Request -Headers
  
• gRPC上下文传递
  

Nginx

1.Nginx反向代理与系统参数设置conf原理

• Nginx静态文件的设置
  
• Nginx动态接口代理设置
  
• Nginx对Mqtt协议转发
  
• Nginx对Rtmp推拉流
  
• Openresty对Redis缓存数据代理
  
• shmem的三种实现方式
  
• 原子操作
  
• nginx channel
  
• 信号
  
• 信号量
  

2.Nginx过滤器模块实现

• Nginx Filter模块运行原理
  
• 过滤链表的序次
  
• 模块开发数据结构ngx_str_t，ngx_list_t，ngx_buf_t，ngx_chain_t
  
• error日志的用法
  
• ngx_comond_t的讲解
  
• ngx_http_module_t的执行流程
  
• 文件锁，互斥锁
  
• slab共享内存
  
• 如何办理"惊群"问题
  
• 如何实现负载均衡
  

3.Nginx Handler模块实现

• Nginx Handler模块运行原理
  
• ngx_module_t/ngx_ http_module_t的讲解
  
• ngx_http_top_body_ filter/ngx_http_top_header_filter的原理
  
• ngx_rbtree_ t的使用方法
  
• ngx_rbtree自定义添加方法
  
• Nginx的焦点数据结构ngx_cycle_t，ngx_event_moule_t
  
• http请求的11个处理阶段
  
• http包体处理
  
• http响应发送
  
• Nginx Upstream机制的设计与实现
  
• 模块性能测试
  

skynet

1.Skynet设计原理

• 多核并发编程-多线程，多进程，csp模子，actor 模子
  
• actor模子实现-lua服务和c服务
  
• 消息队列实现
  
• actor消息调度
  

2.skynet网络层封装以及lua/c接口编程

• skynet reactor 网络模子封装
  
• socket/socketchannel 封装
  
• 手撕高性能c服务
  
• lua编程以及lua/c接口编程
  

3.skynet重要组件以及手撕游戏项目

• 底子接口 skynet.send，skynet.call，skynet.response
  
• 广播组件 multicastd
  
• 数据共享组件 sharedatad datasheet
  
• 手撕万人同时在线游戏
  

分布式API网关

1.网关Openresty

• Nginx与lua模块
  
• Openresty访问Redis，MySQL
  
• Restful API接口开发
  
• Openresty性能分析
  

2.Kong动态负载均衡与服务发现

• nginx，openresty，Kong之间的“苟且”
  
• 动态负载均衡的原理
  
• 服务发现实现的原理
  
• Serverless
  
• 监控，故障检测与恢复
  
• 代理层缓存与响应服务
  
• 系统日志
  

SPDK

1.SPDK文件系统设计与实现

• NVMe与PCle的原理
  
• NVMe Controller与bdev之间的rpc
  
• blobstore与blob的关系
  

2.文件系统的posix api实现

• 4层结构设计vfs
  
• spdk的异步改造posix同步api
  
• open/write/read/close的实现
  

3.文件系统的性能测试与承接mysql业务

• LD_PRELOAD更好mysql系统调用实现
  
• iodepth讲解
  
• 随机读，随机写，序次读，序次写
  

CUDA

1.gpu并行盘算cuda的开发流程

• cpu+gpu的异构盘算
  
• 盘算机体系结构中的gpu
  
• cucda的环境搭建nvcc与srun的使 用
  
• cuda的向量加法与矩阵乘法
  
• MPI与CUDA
  

2.音视频编解码中的并行盘算

• cuda的h264编解码
  
• cuda的mpeg编解码
  
• ffmpeg的cuda支持
  

workflow

1.workflow的应用场景

• workflow的编程范式与设计理念
  
• mysql/redis/kafka/dns的请求实现
  
• parallel处理与任务组装
  

2.workfIow的组件实现

• 线程池实现
  
• DAG图任务
  
• msgqueue的实现
  
• 纯c的jsonparser实现
  

通信协议 mqtt

1.mqtt的高效使用场景

• mqtt的发布订阅模式
  
• 办理低带宽网络环境的数据传输
  
• 3种Qos等级
  
• OAuth与JWT的安全认证
  

2.mqtt 的broker

• mqtt的遗嘱机制
  
• 发布订阅的过滤器
  
• mosquitto的docker摆设
  
• mqtt的日志实时监控
  

Docker

1. Docker内核功能

• 进程 namespace
  
• UTS namespace
  
• IPC namespace
  
• 网络 namespace
  
• 文件系统 namesapce
  
• cgroup 的资源控制
  

2.Docker容器管理与镜像操作

• Docker镜像下载与镜像运行
  
• Docker存储管理
  
• Docker数据卷
  
• Docker与容器安全
  

Docker网络管理

• 5种 Docker 网络驱动
  
• pipework 跨主机通信
  
• OvS分别vlan与隧道模式
  
• GRE实现跨主机Docker间通信
  

Docker云与容器编排

• Dockerfile 的语法流程
  
• 编排神器 Fig/Compose
  
• FIynn体系架构
  
• Docker改变了什么?
  

Kubernetes

1.k8s环境搭建

• k8s集群安全设置
  
• k8s集群网络设置
  
• k8s焦点服务设置
  
• kubectl命令工具
  
• yaml文件语法
  

2.Pod与Service的用法

• Pod的管理设置
  
• Pod升级与回滚
  
• DNS服务之于k8s
  
• http 7层策略与TLS安全设置
  

3.k8s集群管理(项目)

• Node的管理
  
• namespace隔离机制
  
• k8s集群日志管理
  
• k8s集群监控
  

4.k8s二次开发与k8s API

• RESTful 接口
  
• API 聚合机制
  
• API 组
  
• Go访问k8s API
  

性能与测试工具

1.测试框架gtest以及内存泄漏检测

• googletest 与 googlemock 文件
  
• 函数检测以及类测试
  
• test fixture 测试夹具
  
• 类型参数化
  
• 事故测试
  
• 内存泄漏
  
• 设置盼望，期待参数，调用次数，满意盼望
  

2.性能工具与性能分析

• MySQL性能测试工具 mysqlslap
  
• Redis性能测试工具 redis-benchmark
  
• http性能测试工具wrk
  
• Tcp性能测试工具TCPBenchmarks
  
• 磁盘，内存，网络性能分析
  

3.火焰图的生成原理与构建方式

• 火焰图工具讲解
  
• 火焰图使用场景与原理
  
• nginx 动态火焰图
  
• MySQL 火焰图
  
• Redis 火焰图
  

观测技术bpf与ebpf

1.内核bpf的实现原理

• 跟踪，嗅探，采样，可观测的明白
  
• 动态hook：kprobe/uprobe
  
• 静态hook：tracepoint和USDT
  
• 性能监控计时器PMC模式
  
• cpu的观测taskset的使用
  
• BPF工具bpftrace，BCC
  

2.bpf对内核功能的观测

• 内存观测kmalloc与vm_area_struct
  
• 文件系统观测vfs的状态
  
• 磁盘io的观测bitesize，mdflush
  
• bpf对网络流量的统计
  
• bpf对redis-server观测
  
• 网络观测tcp_connect，tcp_accept， tcp_close
  

内核源码机制

1.进程调度机制哪些事儿

• qemu调试内存
  
• 进程调度cfs与其他的四个调度类
  
• task_struct结构体
  
• RCU机制与内存优化屏障
  

2.内核内存管理运行机制

• 虚拟内存所在布局
  
• SMP/NUMA模子
  
• 页表与页表缓存原理
  
• 同伴系统实现
  
• 块分配(Slab/Slub/Slob) 原理实现
  
• brk/kmalloc/vmalloc系统调用流程
  

3.文件系统组件

• 虚拟文件系统vfs
  
• Proc文件系统
  
• super_block与inode结构体
  
• 文件描述符与挂载流程
  

分布式数据库

1.不一样的kv存储RocksDB的使用场景

• 前缀搜索
  
• 低优先级写入
  
• 生存时间的支持
  
• Transactions
  
• 快照存储
  
• 日志结构的数据库引擎
  

2.TiDB存储引擎的原理

• TiKV的Key-Value存储引擎
  
• 基于RBAC的权限管理
  
• 数据加密
  

3.TiDB集群方案与Replication原理

• 集群三个组件TiDB Server，PD Server，TiKV Server
  
• Raft协议讲解
  
• OLTP与OLAP
  

分布式文件系统

1.内核级支持的分布式存储Ceph

• ceph的集群摆设
  
• monitor与OSD
  
• ceph 5个焦点组件
  
• ceph集群监控
  
• ceph性能调调优与benchmark
  

2.分布式ceph存储集群摆设

• 同步机制
  
• 线性扩容
  
• 如何实现高可用
  
• 负载均衡
  

分布式协同

1.注册服务中央Etcd

• etcd设置服务、服务发现、集群监控、leader推举、分布式锁
  
• etcd体系结构详解(gRPC、WAL、Snapshot、BoItDB、Raft)
  
• etcd存储原理深入剖析(B树、B+树)
  
• etcd读写机制以及事件的acid特性分析
  
• raft共识算法详解(leader推举+日志复制)
  

2.协同事故用户态文件系统fuse(项目)

• fuse的使用场景
  
• 文件系统读写事故
  
• fuse的实现原理
  
• /dev/fuse的作用
  

3.P2P框架的实现

• 网关NAT表分析
  
• NAT类型，完全锥型NAT，对称NAT，端口限定锥形NAT，IP限定锥型NAT
  
• 代码逻辑实现NAT类型检测
  
• 网络穿透的原理
  
• 网络穿透的3种情况
  

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