嵌入式C语言面试题库

嵌入式开发—C语言面试题

1. 预处理指令#define 声明一个常数多少秒(忽略闰年问题)
   #define SECONDS_PER_YEAR (60 * 60 * 24 * 365)UL
   我想看几件事：
   1). #define 语法的基本知识(如:不能以分号结束，使用括号等)
   2). 知道预处理器会为你计算常数表达值，所以直接写下你是如何计算一年中有多少秒而不是实际值的，更清晰，没有成本。
   3). 意识到这种表达式会溢出16位机的整形数——因此需要使用长整形符号L,告诉编译器这个常数是长整形数。
   4). 如果你在你的表达式中使用它UL(表示无符号长整形)，所以你有一个好的起点。记住，第一印象很重要。

2. 写标准宏MIN，这个宏输入两个参数并返回一个较小的参数。
   #define MIN(A,B) ((A) <= (B) (A) : ))

该测试是为以下目的设计的：

1). 标识#define基本知识应用于宏中。这是非常重要的，因为直到嵌入(inline)操作符变为标准C的一部分，宏是方便产生嵌入代码的唯一方法，对于嵌入式系统来说，为了能达到要求的性能，嵌入代码经常是必须的方法。
2). 三重条件操作符的知识。这种操作符之所以存在于C语言中，是因为它使编译器产生比例if-then-else了解更优化的代码是非常重要的。
3). 如何在宏中小心地用括号包括参数
4). 我也开始讨论宏的副作用，比如你写下面的代码会发生什么？
least = MIN(*p , b);

3. 预处理器标识#error目的是什么？

如果你不知道答案，请参阅参考文献1。这个问题对区分一个正常的人和一个书呆子非常有用。只有书呆子才能阅读C语言教科书的附录，以找到这样的大象
问题的答案。当然，如果你不是在找书呆子，考生最好不要知道答案。

死循环（Infinite loops）

4. 无限循环经常用于嵌入式系统。如何用C编写死循环？

这个问题有几个解决方案。我的首选是:
while(1) { }
一些程序员更喜欢以下方案：
for(;?? { }
这种实现方式让我很尴尬，因为语法没有确切地表达出来。如果考生给出这个计划，我将利用这个机会来探索他们所做的事情
基本原理。如果他们的基本答案是：我被教会这样做，但我从来没有想过为什么。这会给我留下不好的印象。
第三种方案是使用 goto
Loop:
…
goto Loop;
如果考生给出上述计划，这表明他是一个汇编语言程序员（这可能是一件好事）或者他想进入一个新的领域BASIC/FORTRAN程序员。

数据声明（Data declarations）

5. 用变量a给出以下定义
   a) 一个整型数（An integer）
   b) 指向整形数的指针（A pointer to an integer）
   c) 指向指针的指针指向整形数（A pointer to a pointer to an integer）
   d) 一个数组有10个整形数（An array of 10 integers）
   e) 一个有10个指针的数组整形数（An array of 10 pointers to integers）
   f) 一个指向10个整形数组（A pointer to an array of 10 integers）
   g) 指向函数的指针有一个整形参数并返回一个整形参数（A pointer to a function that takes an integer as an argument and returns an integer）
   h) 一个有10个指针的数组指向一个函数，它有一个整形参数并返回一个整形参数（ An array of ten pointers to functions that take an integer argument and return an integer ）

答案是：
a) int a; // An integer
b) int *a; // A pointer to an integer
c) int **a; // A pointer to a pointer to an integer
d) int a[10]; // An array of 10 integers
e) int *a[10]; // An array of 10 pointers to integers
f) int (*a)[10]; // A pointer to an array of 10 integers
g) int (*a)(int); // A pointer to a function a that takes an integer argument and returns an integer
h) int (*a[10])(int); // An array of 10 pointers to functions that take an integer argument and return an integer

人们经常声称这里有几个问题需要翻书才能回答，我同意。写这篇文章的时候，为了确定语法的正确性，确实查了一下书。
但当我被采访时，我希望被问到这个问题（或类似的问题）。因为在面试期间，我确信我知道这个问题的答案。如果考生不知道
所有的答案（或至少大部分答案）都没有为面试做准备。如果面试官没有为面试做准备，他为什么要准备呢？

Static

6. 关键字static它的作用是什么？

很少有人能完全回答这个简单的问题。在C语言中，关键字static有三个明显的作用：
1). 在函数体中，声明为静态的变量在调用函数时保持其值不变。
2). 在模块中（但在函数体外），声明静态的变量可以被模块中使用的函数访问，但不能被模块外的其他函数访问。这是一个本地的全球变量。
3). 在模块中，声明为静态的函数只能被模块中的其他函数调用。也就是说，该函数仅限于声明其模块的本地范围。
大多数候选人可以正确地回答第一部分，一部分可以正确地回答第二部分，很少有人能理解第三部分。这是考生的严重缺点，因为他显然不知道本地化数据和代码范围的好处和重要性。

Const

7．关键字const是什么意思？
只要听到面试官说:我只是说:const这意味着常数，我知道我在和一个业余爱好者打交道。Dan Saks已经在他的文章里完全概括了const所有用法，所以ESP(译者：Embedded Systems Programming)每个读者都应该非常熟悉const能做什么，不能做什么.
如果你从来没有读过那篇文章，只要你能说出来const这意味着只读。虽然答案不是完整的答案，但我接受它作为正确的答案。（如果你想知道更详细的答案，请仔细阅读Saks文章。)如果考生能正确回答这个问题，我会问他一个额外的问题:下面的声明是什么意思？

const int a;
int const a;
const int *a;
int * const a;
int const * a const;

前两个的作用是一样，a是常规整形数。第三个意思是a是指向常规整形数的指针(即整形数不能修改，但指针可以)。第四个意思是a是指向整形数的常指针(即指针指向的整形数可以修改，但指针不能修改)。最后一个意思是a是指向常规整形数的常规指针(即指针指向的整形数不可修改，指针也不可修改)。如果考生能正确回答这些问题，他会给我留下好印象。顺便说一句，也许你可能会问，即使你不使用关键词 const，也还是能很容易写出功能正确的程序，那么我为什么还要如此看重关键字const呢？我也有以下原因:
1). 关键字const的作用是为给读你代码的人传达非常有用的信息，实际上，声明一个参数为常量是为了告诉了用户这个参数的应用目的。如果你曾花很多时间清理其它人留下的垃圾，你就会很快学会感谢这点多余的信息。（当然，懂得用const其他人很少清理程序员留下的垃圾。
2). 通过给优化器一些附加的信息，使用关键字const可能会产生更紧凑的代码。
3). 合理使用关键词const编译器可以自然地保护那些不想被改变的参数，防止它们被无意的代码修改。简而言之，这可以减少bug的出现。

Volatile

8. 关键字volatile有什么含意 并给出三个不同的例子。

一个定义为volatile变量意味着变量可能会意外地改变，因此编译器不会假设变量的值。准确地说，优化器必须仔细重读变量值，而不是使用存储在寄存器中的备份。volatile几个变量的例子：
1). 并行设备的硬件寄存器(如状态寄存器)
2). 在中断服务子程序中访问的非自动变量(Non-automatic variables)
3). 多线程应用中多个任务共享的变量
不能回答这个问题的人不会被雇佣。我认为这是区分C程序员和嵌入式系统程序员最基本的问题。嵌入式系统程序员经常与硬件、中断、RTOS等待处理，这些都需要使用volatile变量volatile内容会带来灾难。
假设面试官正确地回答了这个问题（嗯，怀疑这否会是这样），我将稍微深究一下，看一下这家伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。
1). 一个参数既可以是const还可以是volatile吗？解释为什么。
2). 一个指针可以是volatile 吗？解释为什么。
3). 下面的函数有什么错误：
int square(volatile int *ptr)
{ return ptr * ptr;
} 下面是答案：
1). 是的。一个例子是只读的状态寄存器。它是volatile因为它可能被意想不到地改变。它是const因为程序不应该试图去修改它。
2). 是的。尽管这并不很常见。一个例子是当一个中服务子程序修该一个指向一个buffer的指针时。
3). 这段代码的有个恶作剧。这段代码的目的是用来返指针ptr指向值的平方，但是，由于ptr指向一个volatile型参数，编译器将产生类似下面的代码：
int square(volatile int *ptr)
{ int a,b;
a = *ptr;
b = ptr;
return a * b;
} 由于ptr的值可能被意想不到地该变，因此a和b可能是不同的。结果，这段代码可能返不是你所期望的平方值！正确的代码如下：
long square(volatile int *ptr)
{ int a;
a = *ptr;
return a * a;
}

位操作（Bit manipulation）

9. 嵌入式系统总是要用户对变量或寄存器进行位操作。给定一个整型变量a，写两段代码，第一个设置a的bit 3，第二个清除a 的bit 3。在以上两个操作中，要保持其它位不变。

对这个问题有三种基本的反应
1). 不知道如何下手。该被面者从没做过任何嵌入式系统的工作。
2). 用bit fields。Bit fields是被扔到C语言死角的东西，它保证你的代码在不同编译器之间是不可移植的，同时也保证了的你的代码是不可重用的。我最近不幸看到 Infineon为其较复杂的通信芯片写的驱动程序，它用到了bit fields因此完全对我无用，因为我的编译器用其它的方式来实现bit fields的。从道德讲：永远不要让一个非嵌入式的家伙粘实际硬件的边。
3). 用 #defines 和 bit masks 操作。这是一个有极高可移植性的方法，是应该被用到的方法。最佳的解决方案如下：
#define BIT3 (0x1<<3)
static int a;
void set_bit3(void)
{ a |= BIT3;
} void clear_bit3(void)
{ a &= ~BIT3;
} 一些人喜欢为设置和清除值而定义一个掩码同时定义一些说明常数，这也是可以接受的。我希望看到几个要点：说明常数、|=和&=~操作。

10. 嵌入式系统经常具有要求程序员去访问某特定的内存位置的特点。在某工程中，要求设置一绝对地址为0x67a9的整型变量的值为0xaa66。编译器是一个纯粹的ANSI编译器。写代码去完成这一任务。

这一问题测试你是否知道为了访问一绝对地址把一个整型数强制转换（typecast）为一指针是合法的。这一问题的实现方式随着个人风格不同而不同。典型的类似代码如下：
int *ptr;
ptr = (int *)0x67a9;
*ptr = 0xaa55;

一个较晦涩的方法是：
*(int * const)(0x67a9) = 0xaa55;

即使你的品味更接近第二种方案，但我建议你在面试时使用第一种方案。

中断（Interrupts）

11. 中断是嵌入式系统中重要的组成部分，这导致了很多编译开发商提供一种扩展—让标准C支持中断。具代表事实是，产生了一个新的关键字 __interrupt。下面的代码就使用了__interrupt关键字去定义了一个中断服务子程序(ISR)，请评论一下这段代码的。

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

这个函数有太多的错误了，以至让人不知从何说起了：
1). ISR 不能返回一个值。如果你不懂这个，那么你不会被雇用的。
2). ISR 不能传递参数。如果你没有看到这一点，你被雇用的机会等同第一项。
3). 在许多的处理器/编译器中，浮点一般都是不可重入的。有些处理器/编译器需要让额处的寄存器入栈，有些处理器/编译器就是不允许在ISR中做浮点运算。此外，ISR应该是短而有效率的，在ISR中做浮点运算是不明智的。
4). 与第三点一脉相承，printf()经常有重入和性能上的问题。如果你丢掉了第三和第四点，我不会太为难你的。不用说，如果你能得到后两点，那么你的被雇用前景越来越光明了。

代码例子（Code examples）
12 . 下面的代码输出是什么，为什么？

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

这个问题测试你是否懂得C语言中的整数自动转换原则，我发现有些开发者懂得极少这些东西。不管如何，这无符号整型问题的答案是输出是“>6”。原因是当表达式中存在有符号类型和无符号类型时所有的操作数都自动转换为无符号类型。因此-20变成了一个非常大的正整数，所以该表达式计算出的结果大于6。这一点对于应当频繁用到无符号数据类型的嵌入式系统来说是丰常重要的。如果你答错了这个问题，你也就到了得不到这份工作的边缘。

13. 评价下面的代码片断：

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

对于一个int型不是16位的处理器为说，上面的代码是不正确的。应编写如下：

unsigned int compzero = ~0;

这一问题真正能揭露出应试者是否懂得处理器字长的重要性。在我的经验里，好的嵌入式程序员非常准确地明白硬件的细节和它的局限，然而PC机程序往往把硬件作为一个无法避免的烦恼。
到了这个阶段，应试者或者完全垂头丧气了或者信心满满志在必得。如果显然应试者不是很好，那么这个测试就在这里结束了。但如果显然应试者做得不错，那么我就扔出下面的追加问题，这些问题是比较难的，我想仅仅非常优秀的应试者能做得不错。提出这些问题，我希望更多看到应试者应付问题的方法，而不是答案。不管如何，你就当是这个娱乐吧…

动态内存分配（Dynamic memory allocation）

14. 尽管不像非嵌入式计算机那么常见，嵌入式系统还是有从堆（heap）中动态分配内存的过程的。那么嵌入式系统中，动态分配内存可能发生的问题是什么？

这里，我期望应试者能提到内存碎片，碎片收集的问题，变量的持行时间等等。这个主题已经在ESP杂志中被广泛地讨论过了（主要是 P.J. Plauger, 他的解释远远超过我这里能提到的任何解释），所有回过头看一下这些杂志吧！让应试者进入一种虚假的安全感觉后，我拿出这么一个小节目：下面的代码片段的输出是什么，为什么？

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

这是一个有趣的问题。最近在我的一个同事不经意把0值传给了函数malloc，得到了一个合法的指针之后，我才想到这个问题。这就是上面的代码，该代码的输出是“Got a valid pointer”。我用这个来开始讨论这样的一问题，看看被面试者是否想到库例程这样做是正确。得到正确的答案固然重要，但解决问题的方法和你做决定的基本原理更重要些。

Typedef

15. Typedef 在C语言中频繁用以声明一个已经存在的数据类型的同义字。也可以用预处理器做类似的事。例如，思考一下下面的例子：
    #define dPS struct s *
    typedef struct s * tPS;

以上两种情况的意图都是要定义dPS 和 tPS 作为一个指向结构s指针。哪种方法更好呢？（如果有的话）为什么？
这是一个非常微妙的问题，任何人答对这个问题（正当的原因）是应当被恭喜的。答案是：typedef更好。思考下面的例子：
dPS p1,p2;
tPS p3,p4;

第一个扩展为
struct s * p1, p2;

上面的代码定义p1为一个指向结构的指，p2为一个实际的结构，这也许不是你想要的。第二个例子正确地定义了p3 和p4 两个指针。

晦涩的语法

16. C语言同意一些令人震惊的结构,下面的结构是合法的吗，如果是它做些什么？
    int a = 5, b = 7, c;
    c = a+++b;

这个问题将做为这个测验的一个愉快的结尾。不管你相不相信，上面的例子是完全合乎语法的。问题是编译器如何处理它？水平不高的编译作者实际上会争论这个问题，根据最处理原则，编译器应当能处理尽可能所有合法的用法。因此，上面的代码被处理成：
c = a++ + b;
因此, 这段代码持行后a = 6, b = 7, c = 12。
如果你知道答案，或猜出正确答案，做得好。如果你不知道答案，我也不把这个当作问题。我发现这个问题的最大好处是:这是一个关于代码编写风格，代码的可读性，代码的可修改性的好的话题

What will print out?

main()
{ char *p1=“name”;
char p2;
p2=(char)malloc(20);
memset (p2, 0, 20);
while(*p2++ = *p1++);
printf(“%sn”,p2);

}

Answer:empty string.

What will be printed as the result of the operation below:

main()
{ int x=“20”,y=35;
x=y++ + x++;
y= ++y + ++x;
printf(“%d%dn”,x,y);
}

Answer : 5794

What will be printed as the result of the operation below:

main()
{ int x=“5”;
printf(“%d,%d,%dn”,x,x< <2,x>>2);
}

Answer: 5,20,1

What will be printed as the result of the operation below:

#define swap(a,b) a=“a”+b;b=a-b;a=a-b;
void main()
{ int x=“5”, y=“10”;
swap (x,y);
printf(“%d %dn”,x,y);
swap2(x,y);
printf(“%d %dn”,x,y);
}

int swap2(int a, int b)
{ int temp;
temp=a;
b=a;
a=temp;
return 0;

}

Answer: 10, 5
10, 5

What will be printed as the result of the operation below:

main()
{ char *ptr = ” Cisco Systems”;
*ptr++; printf(“%sn”,ptr);
ptr++;
printf(“%sn”,ptr);
}

Answer:Cisco Systems
isco systems

What will be printed as the result of the operation below:

main()
{ char s1[]=“Cisco”;
char s2[]= “systems”;
printf(“%s”,s1);
} Answer: Cisco

What will be printed as the result of the operation below:

main()
{ char *p1;
char *p2;
p1=(char *)malloc(25);
p2=(char *)malloc(25);

strcpy(p1,”Cisco”);
strcpy(p2,“systems”);
strcat(p1,p2);

printf(“%s”,p1);

}

Answer: Ciscosystems

The following variable is available in file1.c, who can access it?:

static int average;

Answer: all the functions in the file1.c can access the variable.

WHat will be the result of the following code?

#define TRUE 0 // some code
while(TRUE)
{

// some code

}

Answer: This will not go into the loop as TRUE is defined as 0.

What will be printed as the result of the operation below:

int x;
int modifyvalue()
{ return(x+=10);
} int changevalue(int x)
{ return(x+=1);
}

void main()
{ int x=“10”;
x++;
changevalue(x);
x++;
modifyvalue();
printf(“First output:%dn”,x);

x++;
changevalue(x);
printf(“Second output:%dn”,x);
modifyvalue();
printf(“Third output:%dn”,x);

}

Answer: 12 , 13 , 13

What will be printed as the result of the operation below:

main()
{ int x=“10”, y=“15”;
x = x++;
y = ++y;
printf(“%d %dn”,x,y);
}

Answer: 11, 16

What will be printed as the result of the operation below:

main()
{ int a=“0”;
if(a==0)
printf(“Cisco Systemsn”);
printf(“Cisco Systemsn”);
}

Answer: Two lines with “Cisco Systems” will be printed.

再次更新C++相关题集

1. 以下三条输出语句分别输出什么？[C易]
   char str1[] = “abc”;
   char str2[] = “abc”;
   const char str3[] = “abc”;
   const char str4[] = “abc”;
   const char* str5 = “abc”;
   const char* str6 = “abc”;
   cout << boolalpha << ( str1str2 ) << endl; // 输出什么？
   cout << boolalpha << ( str3str4 ) << endl; // 输出什么？
   cout << boolalpha << ( str5==str6 ) << endl; // 输出什么？

2. 非C++内建型别 A 和 B，在哪几种情况下B能隐式转化为A？[C++中等]
   答：
   a. class B : public A { ……} // B公有继承自A，可以是间接继承的
   b. class B { operator A( ); } // B实现了隐式转化为A的转化
   c. class A { A( const B& ); } // A实现了non-explicit的参数为B（可以有其他带默认值的参数）构造函数
   d. A& operator= ( const A& ); // 赋值操作，虽不是正宗的隐式类型转换，但也可以勉强算一个

3. 以下代码中的两个sizeof用法有问题吗？[C易]
   void UpperCase( char str[] ) // 将 str 中的小写字母转换成大写字母
   { for( size_t i=“0”; i if( ‘a’<=str[i] && str[i]<=‘z’ )
   str[i] -= (‘a’-‘A’ );
   } char str[] = “aBcDe”;
   cout << "str字符长度为: " << sizeof(str)/sizeof(str[0]) << endl;
   UpperCase( str );
   cout << str << endl;

4. 以下代码有什么问题？[C难]
   void char2Hex( char c ) // 将字符以16进制表示
   { char ch = c/0x10 + ‘0’; if( ch > ‘9’ ) ch += (‘A’-‘9’-1);
   char cl = c%0x10 + ‘0’; if( cl > ‘9’ ) cl += (‘A’-‘9’-1);
   cout << ch << cl << ’ ';
   } char str[] = “I love 中国”;
   for( size_t i=“0”; i char2Hex( str[i] );
   cout << endl;

5. 以下代码有什么问题？[C++易]
   struct Test
   { Test( int ) {}
   Test() {}
   void fun() {}
   };
   void main( void )
   { Test a(1);
   a.fun();
   Test b();
   b.fun();
   }

6. 以下代码有什么问题？[C++易]
   cout << (true?1:“1”) << endl;

7. 以下代码能够编译通过吗，为什么？[C++易]
   unsigned int const size1 = 2;
   char str1[ size1 ];
   unsigned int temp = 0;
   cin >> temp;
   unsigned int const size2 = temp;
   char str2[ size2 ];

8. 以下代码中的输出语句输出0吗，为什么？[C++易]
   struct CLS
   { int m_i;
   CLS( int i ) : m_i(i) {}
   CLS()
   { CLS(0);
   } };
   CLS obj;
   cout << obj.m_i << endl;

9. C++中的空类，默认产生哪些类成员函数？[C++易]
   答：
   class Empty
   { public:
   Empty(); // 缺省构造函数
   Empty( const Empty& ); // 拷贝构造函数
   ~Empty(); // 析构函数
   Empty& operator=( const Empty& ); // 赋值运算符
   Empty* operator&(); // 取址运算符
   const Empty* operator&() const; // 取址运算符 const
   };

10. 以下两条输出语句分别输出什么？[C++难]
    float a = 1.0f;
    cout << (int)a << endl;
    cout << (int&)a << endl;
    cout << boolalpha << ( (int)a == (int&)a ) << endl; // 输出什么？
    float b = 0.0f;
    cout << (int)b << endl;
    cout << (int&)b << endl;
    cout << boolalpha << ( (int)b == (int&)b ) << endl; // 输出什么？

11. 以下反向遍历array数组的方法有什么错误？[STL易]
    vector array;
    array.push_back( 1 );
    array.push_back( 2 );
    array.push_back( 3 );

for( vector::size_type i=“array”.size()-1; i>=0; --i ) // 反向遍历array数组
{ cout << array[i] << endl;
}

6. 以下代码有什么问题？[STL易]
   typedef vector IntArray;
   IntArray array;
   array.push_back( 1 );
   array.push_back( 2 );
   array.push_back( 2 );
   array.push_back( 3 );
   // 删除array数组中所有的2
   for( IntArray::iterator itor=“array”.begin(); itor!=array.end(); ++itor )
   { if( 2 == *itor ) array.erase( itor );
   }

7. 写一个函数，完成内存之间的拷贝。[考虑问题是否全面]
   答：

void* mymemcpy( void dest, const void src, size_t count )
{
char pdest = static_cast>( dest );
const char* psrc = static_cast( src );
if( pdest>psrc && pdest {
for( size_t i=“count-1”; i!=-1; --i )
pdest[i] = psrc[i];
}
else
{
for( size_t i=“0”; i pdest[i] = psrc[i];
}
return dest;
}
int main( void )
{
char str[] = “0123456789”;
mymemcpy( str+1, str+0, 9 );
cout << str << endl;

  Setup/hold time 是测试芯片对输入信号和时钟信号之间的时间要求。建立时间是指触发器的时钟信号上升沿到来以前，数据稳定不变的时间。输入信号应提前时钟上升沿（如上升沿有效）T时间到达芯片，这个T就是建立时间-Setup time。如不满足setup time,这个数据就不能被这一时钟打入触发器，只有在下一个时钟上升沿，数据才能被打入触发器。
  保持时间是指触发器的时钟信号上升沿到来以后，数据稳定不变的时间。如果holdtime不够，数据同样不能被打入触发器。