幾道經典Ｃ語言面試題

幾道經典Ｃ語言面試題

一、前置處理器（Preprocessor）
1. 用預先處理指令#define 聲明一個常數，用以表明1年中有多少秒（忽略閏年問題）
#define SECONDS_PER_YEAR (60 * 60 * 24 * 365)UL
考點：
1). #define 文法的基本知識（例如：不能以分號結束，括弧的使用，等等）
2). 懂得前置處理器將為你計算常數運算式的值，因此，直接寫出你是如何計算一年中有多少秒而不是計算出實際的值，是更清晰而沒有代價的。
3). 意識到這個運算式將使一個16位機的整型數溢出-因此要用到長整型符號L,告訴編譯器這個常數是的長整型數。
4).運算式中用到UL（表示無符號長整型）
2. 寫一個“標準”宏MIN，這個宏輸入兩個參數並返回較小的一個。
#define MIN(A,B) ((A) <= (B) ? (A) : (B))
這個測試是為下面的目的而設的：
1). 標識#define在宏中應用的基本知識。這是很重要的，因為直到嵌入(inline)操作符變為標準C的一部分，宏是方便產生內嵌程式碼的唯一方法，對於嵌入式系統來說，為了能達到要求的效能，內嵌程式碼經常是必須的方法。
2). 三重條件操作符的知識。這個操作符存在C語言中的原因是它使得編譯器能產生比if-then-else更最佳化的代碼，瞭解這個用法是很重要的。
3). 懂得在宏中小心地把參數用括弧括起來
4).討論下面宏的副作用，例如：當你寫下面的代碼時會發生什麼事？
least = MIN(*p++, b);
二、資料聲明（Data declarations）
用變數a給出下面的定義
a) 一個整型數（An integer）
b) 一個指向整型數的指標（A pointer to an integer）
c) 一個指向指標的的指標，它指向的指標是指向一個整型數（A pointer to a pointer to an integer）
d) 一個有10個整型數的數組（An array of 10 integers）
e) 一個有10個指標的數組，該指標是指向一個整型數的（An array of 10 pointers to integers）
f) 一個指向有10個整型數數組的指標（A pointer to an array of 10 integers）
g) 一個指向函數的指標，該函數有一個整型參數並返回一個整型數（A pointer to a function that takes an integer as an argument and returns an integer）
h) 一個有10個指標的數組，該指標指向一個函數，該函數有一個整型參數並返回一個整型數（ 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
三、Static
關鍵字static的作用是什嗎？
在C語言中，關鍵字static有三個明顯的作用：
1). 在函數體，一個被聲明為靜態變數在這一函數被調用過程中維持其值不變。
2). 在模組內（但在函數體外），一個被聲明為靜態變數可以被模組內所用函數訪問，但不能被模組外其它函數訪問。它是一個本地的全域變數。
3). 在模組內，一個被聲明為靜態函數只可被這一模組內的其它函數調用。那就是，這個函數被限制在聲明它的模組的本地範圍內使用。
四、Const
關鍵字const是什麼含意？
1). 合理地使用關鍵字const可以使編譯器很自然地保護那些不希望被改變的參數，防止其被無意的代碼修改。簡而言之，這樣可以減少bug的出現。
2). 通過給最佳化器一些附加的資訊，使用關鍵字const也許能產生更緊湊的代碼。
3). 關鍵字const的作用是為給讀你代碼的人傳達非常有用的資訊，實際上，聲明一個參數為常量是為了告訴了使用者這個參數的應用目的。如果你曾花很多時間清理其它人留下的垃圾，你就會很快學會感謝這點多餘的資訊。（當然，懂得用const的程式員很少會留下的垃圾讓別人來清理的。）
#include using namespace std;int main(){ const char *pa; char const *pb; char ca = 'a'; char cb = 'b'; char * const pc = &ca; const char * const pd = &cb; pa = &ca; pa = &cb; pb = &ca; pb = &cb; *pc = 'd'; printf("ca = %c/n", ca); return 0;}
經過以上測試
const char *pa;
char const *pb;
上面兩種定義方法一樣都是 pa(pb)指向的變數的值不可改變，及*pa,*pb, 而pa,和pb本身是可變的，如：
pa = &ca; //ok
×pa = 'c' //error

char * const pc = &ca;
pc本身是不可變的（只能在定義時初始化），但指向的變數值是可變的，如
pc = &ca; //error
*pc = 'd'; //ok

const char * const pd = &cb;
pd本身是不可變的，且指向的變數也是不可變的（只能在定義時初始化）
pd = &cb; //error
*pd = 'c'; /error

通過以上總結，無論怎樣定義p都是一指標
如果const在*左邊，表示該指標指向的變數是不可變的
如果const在*右邊，表示該指標本身是不可變得
五、Volatile
關鍵字volatile有什麼含意 並給出三個不同的例子。
一個定義為volatile的變數是說這變數可能會被意想不到地改變，這樣，編譯器就不會去假設這個變數的值了。精確地說就是，最佳化器在用到這個變數時必須每次都小心地重新讀取這個變數的值，而不是使用儲存在寄存器裡的備份。下面是volatile變數的幾個例子：
1). 平行裝置的硬體寄存器（如：狀態寄存器）
2). 一個中斷服務子程式中會訪問到的非自動變數(Non-automatic variables)
3). 多線程應用中被幾個任務共用的變數
這是區分C程式員和嵌入式系統程式員的最基本的問題。嵌入式系統程式員經常同硬體、中斷、RTOS等等打交道，所用這些都要求volatile變數。不懂得volatile內容將會帶來災難。
回答以下問題：
1). 一個參數既可以是const還可以是volatile嗎？解釋為什麼。
2). 一個指標可以是volatile 嗎？解釋為什麼。
3). 下面的函數有什麼錯誤：
int square(volatile int *ptr) {
return *ptr * *ptr;
}
下面是答案：
1). 是的。一個例子是唯讀狀態寄存器。它是volatile因為它可能被意想不到地改變。它是const因為程式不應該試圖去修改它。
2). 是的。儘管這並不很常見。一個例子是當一個中服務子程式修該一個指向一個buffer的指標時。
3). 這段代碼的有個惡作劇。這段代碼的目的是用來返指標*ptr指向值的平方，但是，由於*ptr指向一個volatile型參數，編譯器將產生類似下面的代碼：
int square(volatile int *ptr) {
int a,b;
a = *ptr;
b = *ptr;
return a * b;
}
由於*ptr的值可能被意想不到地該變，因此a和b可能是不同的。結果，這段代碼可能返不是你所期望的平方值！正確的代碼如下：
long square(volatile int *ptr) {
int a;
a = *ptr;
return a * a;
}
六、位操作（Bit manipulation）
嵌入式系統總是要使用者對變數或寄存器進行位操作。給定一個整型變數a，寫兩段代碼，第一個設定a的bit 3，第二個清除a 的bit 3。在以上兩個操作中，要保持其它位不變。
解答：採用#defines 和 bit masks 操作。這是一個有極高可移植性的方法，是應該被用到的方法。最佳的解決方案如下：
#define BIT3 (0x1<<3)
static int a;
void set_bit3(void) {
a |= BIT3;
}
void clear_bit3(void) {
a &= ~BIT3;
}
一些人喜歡為設定和清除值而定義一個掩碼同時定義一些說明常數，這也是可以接受的。
主要考點：說明常數、|=和&=~操作。

七、訪問固定的記憶體位置（Accessing fixed memory locations）
嵌入式系統經常具有要求程式員去訪問某特定的記憶體位置的特點。在某工程中，要求設定一絕對位址為0x67a9的整型變數的值為0xaa66。編譯器是一個純粹的ANSI編譯器。寫代碼去完成這一任務。
這一問題測試你是否知道為了訪問一絕對位址把一個整型數強制轉換（typecast）為一指標是合法的。這一問題的實現方式隨著個人風格不同而不同。典型的類似代碼如下：
int *ptr;
ptr = (int *)0x67a9;
*ptr = 0xaa55;
一個較晦澀的方法是：
*(int * const)(0x67a9) = 0xaa55;
建議採用第一種方法；
八、代碼例子（Code examples）
1.下面的代碼輸出是什麼，為什嗎？（考查有符號類型與無符號類型之間的轉換）
void foo(void) {
unsigned int a = 6;
int b = -20;
(a+b > 6) ？ puts("> 6" : puts("<= 6";
}
這個問題測試你是否懂得C語言中的整數自動轉換原則；
這無符號整型問題的答案是輸出是“>6”。
原因是當運算式中存在有符號類型和無符號類型時所有的運算元都自動轉換為無符號類型。 因此-20變成了一個非常大的正整數，所以該運算式計算出的結果大於6。這一點對於應當頻繁用到無符號資料類型的嵌入式系統來說是豐常重要的。
2. 評價下面的代碼片斷：（考查是否懂得處理器字長）
unsigned int zero = 0;
unsigned int compzero = 0xFFFF;
/*1's complement of zero */
對於一個int型不是16位的處理器為說，上面的代碼是不正確的。應編寫如下：
unsigned int compzero = ~0;
這一問題真正能揭露出應試者是否懂得處理器字長的重要性。好的嵌入式程式員非常準確地明白硬體的細節和它的局限，然而PC機程式往往把硬體作為一個無法避免的煩惱。
九、Typedef
Typedef作用是聲明一個新的類型名代替已有的類型名；
也可以用前置處理器做類似的事。例如，思考一下下面的例子：
#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 作為一個指向結構s指標。哪種方法更好呢？（如果有的話）為什嗎？
這是一個非常微妙的問題，任何人答對這個問題（正當的原因）是應當被恭喜的。答案是：typedef更好。思考下面的例子：
dPS p1,p2;
tPS p3,p4;
第一個擴充為
struct s * p1, p2;
上面的代碼定義p1為一個指向結構的指，p2為一個實際的結構，這也許不是你想要的。第二個例子正確地定義了p3 和p4 兩個指標。

#define 在先行編譯時處理，只作簡單的字串替換；
Typedef 在編譯時間處理，不是簡單的字串替換；