面试题：C语言在复杂Linux网络场景下的资源管理与故障处理

资源管理

文件描述符管理
- 打开文件描述符时记录：在打开网络套接字（如socket()函数调用）时，将返回的文件描述符记录在一个数组或链表中。
```
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sockfd < 0) {
    perror("socket creation failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
}
// 假设fd_list是一个数组，fd_count是已使用的文件描述符数量
fd_list[fd_count++] = sockfd;
```
- 关闭文件描述符：在程序结束或不再需要某个连接时，遍历记录文件描述符的数组或链表，关闭每个文件描述符。
```
for (int i = 0; i < fd_count; i++) {
    close(fd_list[i]);
}
```
动态内存管理
- 使用内存池：预先分配一块较大的内存，根据需要从这块内存中分配小块内存。当不再使用时，将小块内存归还到内存池，而不是直接释放给系统。
- 记录分配的内存：使用链表记录每次动态分配的内存地址。在释放内存时，遍历链表释放所有分配的内存。
```
void *ptr = malloc(size);
if (ptr == NULL) {
    perror("malloc failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
}
// 假设mem_list是一个链表，将ptr添加到链表中
add_to_mem_list(ptr);
```
- 释放内存：在程序结束或不再需要内存时，遍历链表释放所有内存。
```
free_memory_list(mem_list);
```

故障处理机制

连接中断处理

心跳机制：在TCP连接中，定期发送心跳包（如简单的字节流）给对方。如果在一定时间内没有收到心跳响应，认为连接中断。

// 发送心跳包
int send_heartbeat(int sockfd) {
    char heartbeat_msg[] = "HEARTBEAT";
    ssize_t bytes_sent = send(sockfd, heartbeat_msg, sizeof(heartbeat_msg), 0);
    if (bytes_sent < 0) {
        perror("send heartbeat failed");
        return -1;
    }
    return 0;
}

重新连接：当检测到连接中断时，尝试重新建立连接。

int reconnect(int sockfd, struct sockaddr_in servaddr) {
    close(sockfd);
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("socket creation failed");
        return -1;
    }
    if (connect(sockfd, (const struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {
        perror("connect failed");
        close(sockfd);
        return -1;
    }
    return sockfd;
}

丢包处理

确认机制：对于TCP，本身有确认机制。对于UDP，可以自己实现确认机制。发送数据时记录发送的数据包，接收方返回确认消息。如果在一定时间内没有收到确认消息，重发数据包。

// UDP发送数据并等待确认
int send_udp_data(int sockfd, struct sockaddr_in servaddr, const char *data, size_t len) {
    ssize_t bytes_sent = sendto(sockfd, data, len, MSG_CONFIRM, (const struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
    if (bytes_sent < 0) {
        perror("sendto failed");
        return -1;
    }
    // 等待确认
    char ack[ACK_SIZE];
    struct sockaddr_in from;
    socklen_t fromlen = sizeof(from);
    fd_set read_fds;
    FD_ZERO(&read_fds);
    FD_SET(sockfd, &read_fds);
    struct timeval timeout;
    timeout.tv_sec = 1; // 等待1秒
    timeout.tv_usec = 0;
    int activity = select(sockfd + 1, &read_fds, NULL, NULL, &timeout);
    if (activity < 0) {
        perror("select error");
        return -1;
    } else if (activity > 0) {
        ssize_t bytes_recv = recvfrom(sockfd, ack, ACK_SIZE, MSG_WAITALL, (struct sockaddr *)&from, &fromlen);
        if (bytes_recv < 0) {
            perror("recvfrom failed");
            return -1;
        }
        // 检查确认消息
        if (check_ack(ack)) {
            return 0;
        }
    }
    // 重发
    return send_udp_data(sockfd, servaddr, data, len);
}

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面试题：C语言在复杂Linux网络场景下的资源管理与故障处理

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面试题答案

资源管理

故障处理机制