面試常問(wèn)的 C/C++ 問(wèn)題，你能答上來(lái)幾個(gè)？

最近不少小伙伴在找工作，這里我給大家分享一下面試中經(jīng)常會(huì)遇到的一些嵌入式 C 語(yǔ)言問(wèn)題，你看看能答上來(lái)幾個(gè)呢？

一、用預(yù)處理指令 `#define` 聲明一個(gè)常數(shù)，用以表明一年中有多少秒（忽略閏年問(wèn)題）

#define?SEC_YEAR??(365*24*60*60)UL

考察點(diǎn)

#define 語(yǔ)法的基本知識(shí)（例如：不能以分號(hào)結(jié)束，括號(hào)的使用，等等）

懂得預(yù)處理器將為你計(jì)算常數(shù)表達(dá)式的值，因此，直接寫(xiě)出你是如何計(jì)算一年中有多少秒而不是計(jì)算出實(shí)際的值，是更清晰而沒(méi)有代價(jià)的。

意識(shí)到這個(gè)表達(dá)式將使一個(gè) 16 位機(jī)的整型數(shù)溢出-因此要用到長(zhǎng)整型符號(hào) L ,告訴編譯器這個(gè)常數(shù)是的長(zhǎng)整型數(shù)

如果你在你的表達(dá)式中用到 UL （表示無(wú)符號(hào)長(zhǎng)整型），那么你有了一個(gè)好的起點(diǎn)。記住，第一印象很重要。

二、寫(xiě)一個(gè)"標(biāo)準(zhǔn)"宏 `MIN` ，這個(gè)宏輸入兩個(gè)參數(shù)并返回較小的一個(gè)。

#define?MIN(a,b)??((a)<=(b)?(a):(b))

考察點(diǎn)

標(biāo)識(shí) #define 在宏中應(yīng)用的基本知識(shí)。這是很重要的。因?yàn)樵?嵌入(inline)操作符 變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn) C 的一部分之前，宏是方便產(chǎn)生嵌入代碼的唯一方法，對(duì)于嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，為了能達(dá)到要求的性能，嵌入代碼經(jīng)常是必須的方法。

懂得在宏中小心地把參數(shù)用括號(hào)括起來(lái)

我也用這個(gè)問(wèn)題開(kāi)始討論宏的副作用，例如：當(dāng)你寫(xiě)下面的代碼時(shí)會(huì)發(fā)生什么事？

least?=?MIN(*p++,?b);

宏定義的作用結(jié)果 MIN(*p++,b) ((*p++)<(b)?(*p++),b) 指針p會(huì)做兩次自增操作

如何消除宏的副作用

#include?
#define?min_i(x,y)????((x)<=(y)?(x):(y))??????//（1）
#define?min_t(type,x,y)?({type?_x?=?x;\???????//（2）消除副作用
????????????????????????type?_y?=?y;\
????????????????????????_x<_y?_x:_y;\
????????????????????????})
#define?min(x,y)????{const?typeof(x)??_x?=?(x);\??//（3）消除副作用
????????????????????const?typeof(y)?_y?=?(y);\
????????????????????(void)(&_x=&_y);\??????//（4）
????????????????????_x<_y?_x:_y;\
????????????????????})

int?main()
{
????int?a?=?10;
????int?b?=?20;
????printf("min_i(a++,b++)=%d\n",min_i(a++,b++));??//11
????printf("a=%d\n",a);??//12
????printf("b=%d\n",b);??//21

????a=10;
????b=20;
????printf("min_t(int,a++,b++)=%d\n",min_t(int,a++,b++));??//10
????printf("a=%d\n",a);??//11
????printf("b=%d\n",b);??//21

????a=10;
????b=20;
????printf("min(a++,b++)=%d\n",min(a++,b++));??//10
????printf("a=%d\n",a);??//11
????printf("b=%d\n",b);??//21

}

這個(gè)定義可能會(huì)計(jì)算 x 或 y 兩次（x 和 y 中的小者被計(jì)算兩次)，當(dāng)參數(shù)有副作用時(shí)，將產(chǎn)生不正確的結(jié)果

使用語(yǔ)句表達(dá)式只計(jì)算參數(shù)一次，避免了可能的錯(cuò)誤，語(yǔ)句表達(dá)式通常用于宏定義 typeof(x)表示x的值類(lèi)型 檢查參數(shù)x和y的類(lèi)型是否相同(如果x和y的類(lèi)型不同編譯器將會(huì)發(fā)出warning，并不影響后面語(yǔ)句的運(yùn)行

三、預(yù)處理器標(biāo)識(shí) `#error` 的目的是什么？

編譯程序時(shí)，只要遇到 #error 就會(huì)跳出一個(gè)編譯錯(cuò)誤，既然是編譯錯(cuò)誤，要它干嘛呢？其目的就是保證程序是按照你所設(shè)想的那樣進(jìn)行編譯的。

下面舉個(gè)例子：程序中往往有很多的預(yù)處理指令

#ifdef?XXX
??...
#else
??...
#endif

當(dāng)程序比較大時(shí)，往往有些宏定義是在外部指定的（如 makefile ），或是在系統(tǒng)頭文件中指定的，當(dāng)你不太確定當(dāng)前是否定義了 XXX 時(shí)，就可以改成如下這樣進(jìn)行編譯：

#ifdef?XXX
...
#error?"XXX?has?been?defined"
#else

#endif

這樣,如果編譯時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤,輸出了 XXX has been defined ,表明宏 XXX 已經(jīng)被定義了。

四、嵌入式系統(tǒng)中經(jīng)常要用到無(wú)限循環(huán)，你怎么樣用 C 編寫(xiě)死循環(huán)呢？

while(1)
{}
for(;;)
{}
loop:...

goto?loop;

五、用變量 a 給出下面的定義

a) 一個(gè)整型數(shù)（An integer）

int?a;

b) 一個(gè)指向整型數(shù)的指針（ A pointer to an integer）

int?*a;

c) 一個(gè)指向指針的的指針，它指向的指針是指向一個(gè)整型數(shù)（ A pointer to a pointer to an intege）

int?**a;

d) 一個(gè)有 10 個(gè)整型數(shù)的數(shù)組（ An array of 10 integers）

int?a[10]

e) 一個(gè)有 10 個(gè)指針的數(shù)組，該指針是指向一個(gè)整型數(shù)的。（An array of 10 pointers to integers）

int?*a[10]

f) 一個(gè)指向有 10 個(gè)整型數(shù)數(shù)組的指針（ A pointer to an array of 10 integers）

int?(*a)[10]

g) 一個(gè)指向函數(shù)的指針，該函數(shù)有一個(gè)整型參數(shù)并返回一個(gè)整型數(shù)（A pointer to a function that takes an integer as an argument and returns an integer）

int?(*a)(int?a)

h) 一個(gè)有 10 個(gè)指針的數(shù)組，該指針指向一個(gè)函數(shù)，該函數(shù)有一個(gè)整型參數(shù)并返回一個(gè)整型數(shù) （ An array of ten pointers to functions that take an integer argument and return an integer ）

int?(*a[10])(int)

六、關(guān)鍵字 `static` 的作用是什么？

在 C 語(yǔ)言中，關(guān)鍵字 static 有三個(gè)明顯的作用：

第一

在修飾變量的時(shí)候，static 修飾的靜態(tài)局部變量只執(zhí)行一次，而且延長(zhǎng)了局部變量的生命周期，直到程序運(yùn)行結(jié)束以后才釋放。

第二

static 修飾全局變量的時(shí)候，這個(gè)全局變量只能在本文件中訪問(wèn)，不能在其它文件中訪問(wèn)，即便是 extern 外部聲明也不可以。

第三

static 修飾一個(gè)函數(shù)，則這個(gè)函數(shù)的只能在本文件中調(diào)用，不能被其他文件調(diào)用。static 修飾的局部變量存放在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)的靜態(tài)變量區(qū)。初始化的時(shí)候自動(dòng)初始化為 0 ；

• （1）不想被釋放的時(shí)候，可以使用 static 修飾。比如修飾函數(shù)中存放在棧空間的數(shù)組。如果不想讓這個(gè)數(shù)組在函數(shù)調(diào)用結(jié)束釋放可以使用 static 修飾

• （2）考慮到數(shù)據(jù)安全性（當(dāng)程序想要使用全局變量的時(shí)候應(yīng)該先考慮使用 static ）

在 C++ 中 static 關(guān)鍵字除了具有 C 中的作用還有在類(lèi)中的使用。在類(lèi)中，static 可以用來(lái)修飾靜態(tài)數(shù)據(jù)成員和靜態(tài)成員方法

靜態(tài)數(shù)據(jù)成員

• （1）靜態(tài)數(shù)據(jù)成員可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)對(duì)象之間的數(shù)據(jù)共享，它是類(lèi)的所有對(duì)象的共享成員，它在內(nèi)存中只占一份空間，如果改變它的值，則各對(duì)象中這個(gè)數(shù)據(jù)成員的值都被改變。

• （2）靜態(tài)數(shù)據(jù)成員是在程序開(kāi)始運(yùn)行時(shí)被分配空間，到程序結(jié)束之后才釋放，只要類(lèi)中指定了靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，即使不定義對(duì)象，也會(huì)為靜態(tài)數(shù)據(jù)成員分配空間。

• （3）靜態(tài)數(shù)據(jù)成員可以被初始化，但是只能在類(lèi)體外進(jìn)行初始化（即不能 中初 ^_^），若為對(duì)靜態(tài)數(shù)據(jù)成員賦初值，則編譯器會(huì)自動(dòng)為其初始化為 0

• （4）靜態(tài)數(shù)據(jù)成員既可以通過(guò)對(duì)象名引用，也可以通過(guò)類(lèi)名引用。

靜態(tài)成員函數(shù)

• （1）靜態(tài)成員函數(shù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)成員一樣，它們都屬于類(lèi)的靜態(tài)成員，而不是對(duì)象成員。

• （2）非靜態(tài)成員函數(shù)有 this 指針，而靜態(tài)成員函數(shù)沒(méi)有 this 指針。

• （3）靜態(tài)成員函數(shù)主要用來(lái)訪問(wèn)靜態(tài)數(shù)據(jù)成員而不能訪問(wèn)非靜態(tài)成員。

七、關(guān)鍵字 `const` 有什么含意？

只要一個(gè)變量前用 const 來(lái)修飾，就意味著該變量里的數(shù)據(jù)只能被訪問(wèn)，而不能被修改，也就是意味著 const “只讀”（readonly）。

規(guī)則：const 離誰(shuí)近，誰(shuí)就不能被修改；

const 修飾一個(gè)變量時(shí)，一定要給這個(gè)變量初始化，若不初始化，在后面也不能初始化。

`const` 作用

• 可以用來(lái)定義常量，修飾函數(shù)參數(shù)，修飾函數(shù)返回值 ，且被 const 修飾的東西，都受到強(qiáng)制保護(hù)，可以預(yù)防其它代碼無(wú)意識(shí)的進(jìn)行修改，從而提高了程序的健壯性（是指系統(tǒng)對(duì)于規(guī)范要求以外的輸入能夠判斷這個(gè)輸入不符合規(guī)范要求，并能有合理的處理方式。ps：即所謂高手寫(xiě)的程序不容易死）；

• 使編譯器保護(hù)那些不希望被修改的參數(shù)，防止無(wú)意代碼的修改，減少 bug ；

• 給讀代碼的人傳遞有用的信息，聲明一個(gè)參數(shù)，是為了告訴用戶這個(gè)參數(shù)的應(yīng)用目的；

`const` 優(yōu)點(diǎn)

• 編譯器可以對(duì) const 進(jìn)行類(lèi)型安全檢查（所謂的類(lèi)型安全檢查，能將程序集間彼此隔離開(kāi)來(lái)，這種隔離能確保程序集彼此間不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，提高程序的可讀性）；

• 有些集成化的調(diào)試工具可以對(duì) const 常量進(jìn)行調(diào)試，使編譯器對(duì)處理內(nèi)容有了更多的了解，消除了一些隱患。eg：void hanshu（const int i）{…….} 編譯器就會(huì)知道 i 是一個(gè)不允許被修改的常量

• 可以節(jié)省空間，避免不必要的內(nèi)存分配，因?yàn)榫幾g器通常不為 const 常量分配內(nèi)存空間，而是將它保存在符號(hào)表中，這樣就沒(méi)有了存儲(chǔ)于讀內(nèi)存的操作，使效率也得以提高；

• 可以很方便的進(jìn)行參數(shù)的修改和調(diào)整，同時(shí)避免意義模糊的數(shù)字出現(xiàn)

八、關(guān)鍵字 `volatile` 有什么含意？并給出三個(gè)不同的例子。

一個(gè)定義為 volatile 的變量是說(shuō)這變量可能會(huì)被意想不到地改變，這樣，編譯器就不會(huì)去假設(shè)這個(gè)變量的值了。精確地說(shuō)就是，優(yōu)化器在用到這個(gè)變量時(shí)必須每次都小心地重新讀取這個(gè)變量的值，而不是使用保存在寄存器里的備份。

下面是 `volatile` 變量的幾個(gè)例子：

• 并行設(shè)備的硬件寄存器（如：狀態(tài)寄存器）

• 一個(gè)中斷服務(wù)子程序中會(huì)訪問(wèn)到的非自動(dòng)變量(Non-automatic variables)

• 多線程應(yīng)用中被幾個(gè)任務(wù)共享的變量

九、對(duì)變量或寄存器進(jìn)行位操作

給定一個(gè)整型變量 a，寫(xiě)兩段代碼，第一個(gè)設(shè)置 a 的第三位 ，第二個(gè)清除 a 的第三位。在以上兩個(gè)操作中，要保持其它位不變。

考察點(diǎn)

• 不知道如何下手。該被面者從沒(méi)做過(guò)任何嵌入式系統(tǒng)的工作。

• 用 bit fields。Bit fields 是被扔到 C 語(yǔ)言死角的東西，它保證你的代碼在不同編譯器之間是不可移植的，同時(shí)也保證了的你的代碼是不可重用的。

最近不幸看到 Infineon 為其較復(fù)雜的通信芯片寫(xiě)的驅(qū)動(dòng)程序，它用到了 bit fields 因此完全對(duì)我無(wú)用，因?yàn)槲业木幾g器用其它的方式來(lái)實(shí)現(xiàn) bit fields 的。從道德講：永遠(yuǎn)不要讓一個(gè)非嵌入式的家伙粘實(shí)際硬件的邊。

• 用 #defines 和 bit masks 操作。這是一個(gè)有極高可移植性的方法，是應(yīng)該被用到的方法。最佳的解決方案如下：

#define?BIT3?(0x1?<
static?int?a;

void?set_bit3(void)
{
????a?|=?BIT3;
}

void?clear_bit3(void)
{
????a?&=?~BIT3;
}

十、訪問(wèn)某特定的內(nèi)存位置

在某工程中，要求設(shè)置一絕對(duì)地址為 0x67a9 的整型變量的值為 0xaa66。編譯器是一個(gè)純粹的 ANSI 編譯器。寫(xiě)代碼去完成這一任務(wù)。

考察點(diǎn)

這一問(wèn)題測(cè)試你是否知道為了訪問(wèn)一絕對(duì)地址把一個(gè)整型數(shù)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換（typecast）為一指針是合法的。

int?*ptr;
ptr?=?(int?*)0x67a9;
*ptr?=?0xaa55;

......

*(int?*const)(0x67a9)?=?0xaa66;

十一、標(biāo)準(zhǔn) C 支持的中斷

中斷是嵌入式系統(tǒng)中重要的組成部分，這導(dǎo)致了很多編譯開(kāi)發(fā)商提供了擴(kuò)展，具體表現(xiàn)是，產(chǎn)生了一個(gè)新的關(guān)鍵字 __interrupt。下面的代碼就使用了 __interrupt 關(guān)鍵字去定義了一個(gè)中斷服務(wù)子程序(ISR)，請(qǐng)?jiān)u論一下這段代碼的。

__interrupt?double?compute_area?(double?radius)
{
????double?area?=?PI?*?radius?*?radius;
????printf("\nArea?=?%f",?area);
????return?area;
}

考察點(diǎn)

• ISR 不能返回一個(gè)值。如果你不懂這個(gè)，那么你不會(huì)被雇用的。

• ISR 不能傳遞參數(shù)。如果你沒(méi)有看到這一點(diǎn)，你被雇用的機(jī)會(huì)等同第一項(xiàng)。

• 在許多的處理器/編譯器中，浮點(diǎn)一般都是不可重入的。有些處理器/編譯器需要讓額處的寄存器入棧，有些處理器/編譯器就是不允許在 ISR 中做浮點(diǎn)運(yùn)算。此外，ISR 應(yīng)該是短而有效率的，在 ISR 中做浮點(diǎn)運(yùn)算是不明智的。

• 與第三點(diǎn)一脈相承，printf() 經(jīng)常有重入和性能上的問(wèn)題。如果你丟掉了第三和第四點(diǎn)，我不會(huì)太為難你的。不用說(shuō)，如果你能得到后兩點(diǎn)，那么你的被雇用前景越來(lái)越光明了。

十二、下面的代碼輸出是什么，為什么？

void?foo(void)
{
????unsigned?int?a?=?6;
????int?b?=?-20;
????(a+b?>?6)???puts(">?6")?:?puts("<=?6");
}

考察點(diǎn)

這個(gè)問(wèn)題測(cè)試你是否懂得 C 語(yǔ)言中的整數(shù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換原則，我發(fā)現(xiàn)有些開(kāi)發(fā)者懂得極少這些東西。

不管如何，這無(wú)符號(hào)整型問(wèn)題的答案是輸出是 ">6"。原因 是當(dāng)表達(dá)式中存在有符號(hào)類(lèi)型和無(wú)符號(hào)類(lèi)型時(shí)所有的操作數(shù)都自動(dòng)轉(zhuǎn)換為無(wú)符號(hào)類(lèi)型。

因此 -20 變成了一個(gè)非常大的正整數(shù)，所以該表達(dá)式計(jì)算出的結(jié)果大于 6 。這一點(diǎn)對(duì)于應(yīng)當(dāng)頻繁用到無(wú)符號(hào)數(shù)據(jù)類(lèi)型的嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是非常重要的。

如果你答錯(cuò)了這個(gè)問(wèn)題，你也就到了得不到這份工作的邊緣。

十三、評(píng)價(jià)下面的代碼片斷

unsigned?int?zero?=?0;
unsigned?int?compzero?=?0xFFFF;
/*1's?complement?of?zero?*/

考察點(diǎn)

對(duì)于一個(gè) int 型不是 16 位的處理器為說(shuō)，上面的代碼是不正確的。應(yīng)編寫(xiě)如下：

unsigned?int?compzero?=?~0;

這一問(wèn)題真正能揭露出應(yīng)試者是否懂得處理器字長(zhǎng)的重要性。在我的經(jīng)驗(yàn)里，好的嵌入式程序員非常準(zhǔn)確地明白硬件的細(xì)節(jié)和它的局限，然而 PC 機(jī)程序往往把硬件作為一個(gè)無(wú)法避免的煩惱。

到了這個(gè)階段，應(yīng)試者或者完全垂頭喪氣了或者信心滿滿志在必得。如果顯然應(yīng)試者不是很好，那么這個(gè)測(cè)試就在這里結(jié)束了。

但如果顯然應(yīng)試者做得不錯(cuò)，那么我就扔出下面的追加問(wèn)題，這些問(wèn)題是比較難的，我想僅僅非常優(yōu)秀的應(yīng)試者能做得不錯(cuò)。提出這些問(wèn)題，我希望更多看到應(yīng)試者應(yīng)付問(wèn)題的方法，而不是答案。不管如何，你就當(dāng)是這個(gè)娛樂(lè)吧…

十四、嵌入式系統(tǒng)中，動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存可能發(fā)生的問(wèn)題是什么？

盡管不像非嵌入式計(jì)算機(jī)那么常見(jiàn)，嵌入式系統(tǒng)還是有從堆（heap）中動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的過(guò)程的。

這里，我期望應(yīng)試者能提到內(nèi)存碎片，碎片收集的問(wèn)題，變量的持行時(shí)間等等。這個(gè)主題已經(jīng)在 ESP 雜志中被廣泛地討論過(guò)了（主要是 P.J. Plauger, 他的解釋遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)我這里能提到的任何解釋），回過(guò)頭看一下這些雜志吧！讓?xiě)?yīng)試者進(jìn)入一種虛假的安全感覺(jué)后，我拿出這么 一個(gè)小節(jié)目：下面的代碼片段的輸出是什么，為什么？

char?*ptr;
if?((ptr?=?(char?*)malloc(0))?==?NULL)
??puts("Got?a?null?pointer");
else
??puts("Got?a?valid?pointer");

這是一個(gè)有趣的問(wèn)題。最近在我的一個(gè)同事不經(jīng)意把 0 值傳給了函數(shù) malloc，得到了一個(gè)合法的指針之后，我才想到這個(gè)問(wèn)題。這就是上面的代碼，該代碼的輸 出是 "Got a valid pointer" 。

我用這個(gè)來(lái)開(kāi)始討論這樣的一問(wèn)題，看看被面試者是否想到庫(kù)例程這樣做是正確。

得到正確的答案固然重要，但解決問(wèn)題的方法和你做決定的基本原理更重要些。

十五、 思考一下下面的例子

typedef 在 C 語(yǔ)言中頻繁用以聲明一個(gè)已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)類(lèi)型的同義字。也可以用預(yù)處理器做類(lèi)似的事。例如，

#define?dPS?struct?s?*
typedef?struct?s?*?tPS;

以上兩種情況的意圖都是要定義 dPS 和 tPS 作為一個(gè)指向結(jié)構(gòu) s 指針。哪種方法更好呢？（如果有的話）為什么？

考察點(diǎn)

這是一個(gè)非常微妙的問(wèn)題，任何人答對(duì)這個(gè)問(wèn)題（正當(dāng)?shù)脑颍┦菓?yīng)當(dāng)被恭喜的。答案是：typedef 更好。思考下面的例子：

dPS?p1,p2;
tPS?p3,p4;

第一個(gè)擴(kuò)展為

struct?s?*?p1,?p2;

上面的代碼定義 p1 為一個(gè)指向結(jié)構(gòu)體的指針，p2 為一個(gè)實(shí)際的結(jié)構(gòu)體，這也許不是你想要的。第二個(gè)例子正確地定義了 p3 和 p4 兩個(gè)指針。

十六、C 語(yǔ)言同意一些令人震驚的結(jié)構(gòu),下面的結(jié)構(gòu)是合法的嗎，如果是它做些什么？

int?a?=?5,?b?=?7,?c;
c?=?a+++b;

考察點(diǎn)

這個(gè)問(wèn)題將作為這個(gè)測(cè)驗(yàn)的一個(gè)愉快的結(jié)尾。不管你相不相信，上面的例子是完全合乎語(yǔ)法的。問(wèn)題是編譯器如何處理它？水平不高的編譯作者實(shí)際上會(huì)爭(zhēng)論這個(gè)問(wèn)題，根據(jù)最近處理原則，編譯器應(yīng)當(dāng)能處理盡可能所有合法的用法。因此，上面的代碼被處理成：

c?=?a++?+?b;

因此, 這段代碼持行后 a = 6, b = 7, c = 12 。

如果你知道答案，或猜出正確答案，做得好。如果你不知道答案，我也不把這個(gè)當(dāng)作問(wèn)題。我發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題的最大好處是這是一個(gè)關(guān)于代碼編寫(xiě)風(fēng)格，代碼的可讀性，代碼的可修改性的好的話題。