C语言--基础面试真题

1、局部变量和静态变量的区别

• 普通局部变量和静态局部变量区别

• • 存储位置：

• • • 普通局部变量存储在栈上

    • 静态局部变量存储在静态存储区

• • 生命周期：

• • • 当函数执行完毕时，普通局部变量会被销毁

    • 静态局部变量的生命周期则是整个程序运行期间，即使函数调用结束，静态局部变量的值也会被保留

• • 初始值：

• • • 普通局部变量在每次函数调用时都会被初始化，它们的初始值是不确定的，除非显式地进行初始化

    • 静态局部变量在第一次函数调用时会被初始化，然后保持其值不变，直到程序结束

#include <stdio.h>
​
void normal_func() {
    int i = 0;
    i++;
    printf("局部变量 i = %d\n", i);
}
​
void static_func() {
    static int j = 0;
    j++;
    printf("static局部变量 j = %d\n", j);
}
​
int main() {
    // 调用3次normal_func()
    normal_func();
    normal_func();
    normal_func();
​
    // 调用3次static_func()
    static_func();
    static_func();
    static_func();
​
    return 0;
}

• 运行结果：

局部变量 i = 1
局部变量 i = 1
局部变量 i = 1
static局部变量 j = 1
static局部变量 j = 2
static局部变量 j = 3

2、预处理

• C语言对源程序处理的四个步骤：预处理、编译、汇编、链接。

  • 预处理

  • • 宏定义展开、头文件展开、条件编译，这里并不会检查语法

  • 编译

  • • 检查语法，将预处理后文件编译生成汇编文件

  • 汇编

  • • 将汇编文件生成目标文件(二进制文件)

  • 链接

  • • 将目标文件链接为可执行程序

  gcc -E hello.c -o hello.i //处理文件包含，宏和注释 
  gcc -S hello.i -o hello.s //编译为汇编文件 
  gcc -c hello.s -o hello.o //经汇编后为二进制的机器指令
  gcc hello.o -o hello      //链接所用的到库
  ​
  1 预处理:预处理相当于根据预处理命令组装成新的 C 程序，不过常以 i 为扩展 名。 
  2 编 译:将得到的 i 文件翻译成汇编代码 .s 文件。 
  3 汇 编:将汇编文件翻译成机器指令，并打包成可重定位目标程序的 O 文件。 该文件是二进制文件，字节编码是机器指令。 
  4 链 接:将引用的其他 O 文件并入到我们程序所在的 o 文件中，处理得到最终 的可执行文件

• Ｃ编译器提供的预处理功能主要包括：

  • 文件包含 #include

  • 宏定义 #define

  • 条件编译 #if #endif ......

3、文件包含处理

• 文件包含处理

  • 指一个源文件可以将另外一个文件的全部内容包含进来

  • Ｃ语言提供了#include命令用来实现文件包含的操作

• #include< > 与 #include ""的区别

  • <> 表示系统直接按系统指定的目录检索

  • "" 表示系统先在 "" 指定的路径(没写路径代表当前路径)查找头文件，如果找不到，再按系统指定的目录检索

4、宏定义

• 在预编译时将宏名替换成字符串的过程称为"宏展开"(也叫宏替换)。

  • 宏名一般用大写，以便于与变量区别

  • 宏定义不作语法检查，只有在编译被宏展开后的源程序才会报错

  • 宏定不要不要行末加分号

#define PI 3.14
#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
#define FUNC(a)  func(a)
​
void func(int a) {
    int b = a;
}
​
int main() {
    double a = PI;
    int temp = MAX(1, 2+3);
    FUNC(10);
​
    return 0;
}

5、条件编译

一般情况下，源程序中所有的行都参加编译。但有时希望对部分源程序行只在满足一定条件时才编译，即对这部分源程序行指定编译条件。

防止头文件被重复包含

#ifndef _SOMEFILE_H
#define _SOMEFILE_H
​
//需要声明的变量、函数
//宏定义
//结构体
​
#endif

软件裁剪

同样的C源代码，条件选项不同可以编译出不同的可执行程序：

#include <stdio.h>
​
// #define A 有注释，没有注释，观察运行结果
#define A
​
int main() {
#ifdef A
    printf("这是大写操作\n");
#else
    printf("这是小写操作\n");
#endif
​
    return 0;
}

6、递归

• 函数递归调用：

  • 函数可以调用函数本身（不要用main()调用main()，不是不能这么做，而是不建议，往往得不到你想要的结果）。

• 递归的优点

  • 递归给某些编程问题提供了最简单的方法。

• 递归的缺点

  • 一个有缺陷的递归会很快耗尽计算机的资源，递归的程序难以理解和维护

7、普通函数调用

#include <stdio.h>
​
void fun_b(int b) {
    printf("b = %d\n", b);
​
    return;
}
​
void func_a(int a) {
    fun_b(a - 1);
​
    printf("a = %d\n", a);
}
​
int main(void) {
    func_a(2);
    printf("main\n");
​
    return 0;
}

运行顺序：

• 结论：

  • 先调用，后返回(栈结构)

  • 调用谁，返回谁的位置

    

运行结果：

b = 1
a = 2
main

8、函数递归调用

#include <stdio.h>
​
//0的阶乘是1  1的阶乘1    return 1
//n! =(n-1)!*n
//(n-1)! = (n-2)!*(n-1)
//n = 1
​
​
// 递归函数计算阶乘
int factorial(int n) {
    if (n == 0 || n == 1) {
        return 1;
    } else {
        return n * factorial(n - 1);
    }
}
​
int main() {
    int n;
    printf("请输入一个整数：");
    scanf("%d", &n);
​
    // 调用递归函数计算阶乘并输出结果
    int result = factorial(n);
    printf("%d 的阶乘是 %d\n", n, result);
​
    return 0;
}
​

运行顺序：

9、大小端验证

        所谓的大端模式，是指数据的低位（就是权值较小的后面那几位）保存在内存的高地址中，而数据的高位，保存在内存的低地址中，这样的存储模式有点儿类似于把数据当作字符串顺序处理：地址由小向大增加，而数据从高位往低位放；
        所谓的小端模式，是指数据的低位保存在内存的低地址中，而数 据的高位保存在内存的高地址中，这种存储模式将地址的高低和数据位权有效地结合起来，高地址部分权值高，低地址部分权值低，和我们的逻辑方法一致。
​
1)大端模式：
​
低地址 -----------------> 高地址
​
0x12  |  0x34  |  0x56  |  0x78
​
2)小端模式：
​
低地址 ------------------> 高地址
​
0x78  |  0x56  |  0x34  |  0x12

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
​
int check_endianness() {
    uint32_t temp = 0x44332211; // 4个字节，32位
    uint8_t * p = NULL;  // 8位
​
    p = (uint8_t *)&temp;  // 只取uint8_t的长度
    printf("%#x\n", *p);
    printf("%#x\n", p[0]); // *p 和 p[0]等价
​
    uint16_t * p1 = (uint16_t *)&temp; 
    printf("*p1 = %#x\n", *p1);
​
    if (*p == 0x11 ) {
        return 0; // 0是小端
    } else {
        return 1; // 大端
    }
}
​
int main() {
    int res = check_endianness();
    if (res == 0) {
        printf("小端\n");
    } else {
        printf("大端\n");
    }
​
    return 0;
}

10、大小端转换

#include <stdio.h>
​
int changeBigEndian(int data) {
​
    return (data >> 24 & 0x000000ff) |
        (data >> 8 & 0x0000ff00) |
        (data << 8 & 0x00ff0000) |
        (data << 24 & 0xff000000);
}
​
int main() {
​
​
    int mem = 0x44332211;
​
    printf("%0x\n", changeBigEndian(mem));
    return 0;
}
​

11、二分查找

#include <stdio.h>
​
// 二分查找函数
int binarySearch(int arr[], int size, int target) {
    int left = 0;
    int right = size - 1;
    while (left <= right) {
        int mid = left + (right - left) / 2;
        if (arr[mid] == target) {
            return mid; // 找到目标元素，返回索引
        } else if (arr[mid] < target) {
            left = mid + 1; // 在右半部分继续查找
        } else {
            right = mid - 1; // 在左半部分继续查找
        }
    }
    return -1; // 目标元素不存在，返回-1
}
​
int main() {
    int arr[] = {1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19};
    int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    int target = 11;
    int index = binarySearch(arr, size, target);
    if (index != -1) {
        printf("目标元素 %d 在数组中的索引为 %d\n", target, index);
    } else {
        printf("目标元素 %d 不在数组中\n", target);
    }
    return 0;
}
​

12、什么是指针，在什么地方使用的

 指针（Pointer）是一种特殊的变量类型，它用于存储内存地址。指针的实质就是内存“地址”。
使用范围：
动态内存分配：指针常用于动态分配内存，例如使用 malloc()、calloc() 或 new 分配内存，并使用指针来管理和访问分配的内存块。
​
数组和字符串：数组名本身就是指向数组第一个元素的指针，在函数参数传递、数组访问等场景中经常用到指针。
​
函数指针：函数指针是指向函数的指针变量，可以用来在运行时动态确定调用的函数，或者将函数作为参数传递给其他函数。
……

13、函数指针是什么

函数指针是指向函数的指针变量，它存储了函数的地址，可以用来调用该函数。在 C 语言中，函数名可以视为函数在内存中的地址，因此可以将函数名赋值给函数指针变量，从而实现通过函数指针来调用函数。

#include <stdio.h>
​
int getData(int a, int b) {
    return a + b;
}
​
int main() {
​
    int(*func)(int, int);
​
    func = getData;
    printf("%d\n", func(5, 8));
​
    return 0;
}
​

复议：指针函数

• 指针函数是一个返回指针的函数。它的返回值是一个指针，指向某种数据类型的内存地址。

• 指针函数通常用于动态内存分配、返回数组、返回字符串等场景。

int* create_array(int size) {
    int* arr = malloc(size * sizeof(int)); // 动态分配内存
    return arr;
}

14、声明和定义的区别

• 声明告诉编译器，某个名称（如变量、函数、类等）存在，但不分配内存空间或提供实现细节。

• 声明通常包括名称和类型信息，以及可能的参数列表。

• 声明可以出现在函数或变量的定义之前，以便在使用之前提供有关名称的信息。

int add(int a, int b);

• 定义不仅声明了名称的存在，还为其分配了内存空间或提供了实现细节。

• 对于变量，定义会分配内存空间；对于函数，定义会提供函数体的实现。

• 每个定义都是一个声明，但不是每个声明都是一个定义。

// 函数定义
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

15、extern关键字是干什么用

用来修饰全局变量，全局变量本身是全局可用的 ，但是由于文件是单个完成编译 ，并且编译是自上而下的，所以说，对于不是在本范围内定义的全局变量，要想使用必须用 extern 进行声明，如果不加上 extern ,就会造成重定义。

注意，经 extern 声明的变量，不可以再初始化。

16、位运算

#include <stdio.h>
#include <inttypes.h>
​
int main() {
    // 将变量a的第2位设置为1，其他位保持不变
    uint8_t a = 0b10110011; // 0xb3;
    a |= (1 << 2);          // 或者 x = x | (1 << 2);
    printf("%02x\n", a);    // b7,  10110111
​
    // 将变量b的第2位、第6位设置为1，其他位保持不变
    uint8_t b = 0b10110011; // 0xb3;
    b |= (1 << 2 | 1 << 6);
    printf("%02x\n", b);    // f7，11110111
​
    // 将变量c的第5位设置为0，其他位保持不变
    uint8_t c = 0b10110011;  // 0xb3;
    c &= ~(1 << 5);
    printf("%02x\n", c);    // 93，10010011
​
    // 将变量d的第0~3位设置为0，其他位保持不变
    uint8_t d = 0b11111111;  // 0xff;
    d &= ~(1 << 0 | 1 << 1 | 1 << 2 | 1 << 3);
    printf("%02x\n", d);    // f0，11110000
​
    // 将变量e的第2位取反，其他位保持不变
    uint8_t e = 0b10110011;  // 0xb3;
    e ^= (1 << 2);
    printf("%02x\n", e);    // b7,  10110111
​
    return 0;
}

17、说说什么是野指针，怎么产生的，如何避免

野指针是指向"垃圾"内存的指针，也就是说，它的值是不确定的。野指针通常由以下几种情况产生：
​
未初始化的指针：如果你声明了一个指针变量但没有给它赋值，那么它就是一个野指针。例如：int *ptr;。
已删除的指针：如果你使用delete或free删除了一个指针，但没有将它设置为NULL，那么它就成了一个野指针。例如：
超出作用域的指针：如果你返回了一个函数内部的局部变量的地址，那么这个地址在函数返回后就不再有效，因此返回的指针就是一个野指针。
​
​
初始化: ptr = NULL;
​

18、堆和栈有什么区别？

- 栈区（stack）
​
- - 栈是一种先进后出的内存结构，由编译器自动分配释放，存放函数的参数值、返回值、局部变量等。在程序运行过程中实时加载和释放，因此，局部变量的生存周期为申请到释放该段栈空间。
​
- 堆区（heap）
​
- - 堆是一个大容器，它的容量要远远大于栈，但没有栈那样先进后出的顺序。用于动态内存分配。堆在内存中位于BSS区和栈区之间。一般由程序员分配和释放，若程序员不释放，程序结束时由操作系统回收。