嵌入式之C语言面试题(一)基本概念及其它问答题

1、关键字static 的作用是什么?

**答:**这个简单的问题很少有人能回答完全。在C语言中,关键字static有三个明显的作用:

  1. 在函数体,一个被声明为静态的变量在这一函数被调用过程中维持其值不变。
  2. 在模块内(但在函数体外),一个被声明为静态的变量可以被模块内所用函数访问,但不能被模块外其它函数访问。它是一个本地的全局变量。
  3. 在模块内,一个被声明为静态的函数只可被这一模块内的其它函数调用。那就是,这个函数被限制在声明它的模块的本地范围内使用。

++大多数应试者能正确回答第一部分,一部分能正确回答第二部分,同是很少的人能懂得第三部分。这是一个应试者的严重的缺点,因为他显然不懂得本地化数据和代码范围的好处和重 要性。++

2、"引用"与指针的区别是什么?

答 :

  1. 引用必须被初始化,指针不必。
  2. 引用初始化以后不能被改变,指针可以改变所指的对象。
  3. 不存在指向空值的引用,但是存在指向空值的指针。

++指针通过某个指针变量指向一个对象后,对它所指向的变量间接操作。程序中使用指针,程序的可读性差;而引用本身就是目标变量的别名,对引用的操作就是对目标变量的操作。 流操作符>、赋值操作符=的返回值、拷贝构造函数的参数、赋值操作符=的参数、其 它情况都推荐使用引用。++

3、.h 头文件中的ifndef/define/endif 的作用?

**答:**防止该头文件被重复引用。

4、#include 与 #include "file.h"的区别?

**答:**前者是从Standard Library的路径寻找和引用file.h,而后者是从当前工作路径搜寻并引 用file.h。

5、描述实时系统的基本特性?

**答:**在特定时间内完成特定的任务,实时性与可靠性。

6、全局变量和局部变量在内存中是否有区别?如果有,是什么区别?

**答:**全局变量储存在静态数据区,局部变量在堆栈中。

7、什么是平衡二叉树?

**答:**左右子树都是平衡二叉树且左右子树的深度差值的绝对值不大于1。

8、堆栈溢出一般是由什么原因导致的?

**答:**1.没有回收垃圾资源 2.层次太深的递归调用

9、冒泡排序算法的时间复杂度是什么?

**答:**O(n^2)

10、什么函数不能声明为虚函数?

**答:**constructor

11、队列和栈有什么区别?

**答:**队列先进先出,栈后进先出

12、不能做switch()的参数类型?

答:switch的参数不能为实型。

13、局部变量能否和全局变量重名?

**答:**能,局部会屏蔽全局。要用全局变量,需要使用"::"

++局部变量可以与全局变量同名,在函数内引用这个变量时,会用到同名的局部变量,而不会 用到全局变量。对于有些编译器而言,在同一个函数内可以定义多个同名的局部变量,比如在两个循环体内都定义一个同名的局部变量,而那个局部变量的作用域就在那个循环体内。++

14、如何引用一个已经定义过的全局变量?

**答:**可以用引用头文件的方式,也可以用extern关键字,如果用引用头文件方式来引用某个在头文件中声明的全局变量,假定你将那个变量写错了,那么在编译期间会报错,如果你用extern方式引用时,假定你犯了同样的错误,那么在编译期间不会报错,而在连接期间报错。

15、全局变量可不可以定义在可被多个.C文件包含的头文件中?为什么?

**答:**可以,在不同的C文件中以static形式来声明同名全局变量。 可以在不同的C文件中声明同名的全局变量,前提是其中只能有一个C文件中对此变量赋初值,此时连接不会出错。

16、语句for( ;1 ;)有什么问题?它是什么意思?

**答:**和while(1)相同,无限循环。

17、do......while 和while......do有什么区别?

**答:**前一个循环一遍再判断,后一个判断以后再循环。

18、statac 全局变量、局部变量、函数与普通全局变量、局部变量、函数 static 全局变量与普通的全局变量有什么区别?static局部变量和普通局部变量有什么区别? static 函数与普通函数有什么区别?

**答:**全局变量(外部变量)的说明之前再冠以static就构成了静态的全局变量。全局变量本身就是静态存储方式, 静态全局变量当然也是静态存储方式。 这两者在存储方式上并无不同。 这两者的区别虽在于非静态全局变量的作用域是整个源程序, 当一个源程序由多个源文件 组成时,非静态的全局变量在各个源文件中都是有效的。 而静态全局变量则限制了其作用域, 即只在定义该变量的源文件内有效, 在同一源程序的其它源文件中不能使用它。由于静态全局变量的作用域局限于一个源文件内,只能为该源文件内的函数公用, 因此可以避 免在其它源文件中引起错误。

从以上分析可以看出, 把局部变量改变为静态变量后是改变了它的存储方式即改变了它的生存期。把全局变量改变为静态变量后是改变了它的作用域, 限制了它的使用范围。

  • static 函数与普通函数作用域不同。仅在本文件。只在当前源文件中使用的函数应该说明为内部函数(static),内部函数应该在当前源文件中说明和定义。对于可在当前源文件以外使用的函数,应该在一个头文件中说明,要使用这些函数的源文件要包含这个头文件
  • static 全局变量与普通的全局变量有什么区别:static全局变量只初使化一次,防止在其他文件单元中被引用
  • static 局部变量和普通局部变量有什么区别:static局部变量只被初始化一次,下一次依据上一次结果值
  • static 函数与普通函数有什么区别:static函数在内存中只有一份,普通函数在每个被调用中 维持一份拷贝

19、程序的内存分配?

答:一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分

  1. 栈区(stack)---由编译器自动分配释放,存放函数的参数值,局部变量的值等。其操作 方式类似于数据结构中的栈。
  2. 堆区(heap)---一般由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收。 注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表,呵呵。
  3. 全局区(静态区)(static)---全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局 变量和静态变量在一块区域,未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区 域。程序结束后由系统释放。
  4. 文字常量区---常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放。
  5. 程序代码区---存放函数体的二进制代码

20、解释堆和栈的区别?

  • 内存分配方式: 栈由系统自动分配释放,空间连续且大小固定;堆需手动申请(如malloc/new),空间不连续且动态扩展,依赖空闲内存链表管理。
  • **容量限制:**栈空间较小(如Windows默认1-2MB),溢出会报错;堆受系统虚拟内存限制,可分配更大空间但可能产生碎片。
  • **效率对比:**栈分配速度快(直接移动栈指针),无碎片问题;堆分配需遍历链表,速度慢且可能引发碎片,但灵活性高。
  • **存储内容:**栈存储函数调用信息(返回地址、参数、局部变量);堆存储程序员分配的数据,通常头部记录内存块大小以便管理。
  • **访问性能:**栈内数据(如数组)通过直接地址访问,速度快;堆数据需通过指针间接访问,存在额外寻址开销。例如:
c 复制代码
char arr[] = "stack";  // 栈数组
char *ptr = "heap";    // 堆指针
// 汇编层面:arr[1]比ptr[1]少一次寻址

关键结论

  • :适合小型、生命周期短的数据,自动高效但容量有限。
  • :适合大型或动态数据,手动管理灵活但有性能开销。
  • 特殊场景(如Windows)可使用VirtualAlloc直接操作进程地址空间,兼顾速度与灵活性。

21、什么是预编译,何时需要预编译?

**答:**①预编译又称为预处理,是做些代码文本的替换工作。处理#开头的指令,比如拷贝#include 包含的文件代码,#define 宏定义的替换,条件编译等,就是为编译做的预备工作的阶段,主要处理#开始的预编译指令,预编译指令指示了在程序正式编译前就由编译器进行的操作, 可以放在程序中的任何位置。 c 编译系统在对程序进行通常的编译之前,先进行预处理。c提供的预处理功能主要有以下三种:1)宏定义 2)文件包含 3)条件编译;

②何时开始编译?

  1. 总是使用不经常改动的大型代码体。
  2. 程序由多个模块组成,所有模块都使用一组标准的包含文件和相同的编译选项。在这种情况下,可以将所有包含文件预编译为一个预编译头。

22、关键字const是什么含意?

答:

  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。
  2. 通过给优化器一些附加的信息,使用关键字const也许能产生更紧凑的代码。
  3. 合理地使用关键字 const 可以使编译器很自然地保护那些不希望被改变的参数,防止其 被无意的代码修改。简而言之,这样可以减少bug的出现。

23、关键字volatile 有什么含意?并给出三个不同的例子?

**答:**一个定义为volatile 的变量是说这变量可能会被意想不到地改变,这样,编译器就不会去假设这个变量的值了。精确地说就是,优化器在用到这个变量时必须每次都小心地重新读取这个变量的值,而不是使用保存在寄存器里的备份。下面是volatile变量的几个例子:

  1. 并行设备的硬件寄存器(如:状态寄存器)
  2. 一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量(Non-automatic variables)
  3. 多线程应用中被几个任务共享的变量

回答不出这个问题的人是不会被雇佣的。我认为这是区分C程序员和嵌入式系统程序员的最基本的问题。嵌入式系统程序员经常同硬件、中断、RTOS等等打交道,所用这些都要求volatile变量。不懂得volatile内容将会带来灾难。

假设被面试者正确地回答了这是问题(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:
cs 复制代码
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:

cs 复制代码
long square(volatile int *ptr) 
{ 
    int a; 
    a = *ptr;
    return a * a; 
}

24、三种基本的数据模型?

**答:**按照数据结构类型的不同,将数据模型划分为层次模型、网状模型和关系模型。

25、结构与联合有和区别?

**答:**①结构和联合都是由多个不同的数据类型成员组成, 但在任何同一时刻, 联合中只存放了一个被选中的成员(所有成员共用一块地址空间), 而结构的所有成员都存在(不同成员的存放地址不同)。 ②对于联合的不同成员赋值, 将会对其它成员重写, 原来成员的值就不存在了, 而对于结构的不同成员赋值是互不影响的

26、描述内存分配方式以及它们的区别?

答:

  1. 从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好,这块内存在程序的整 个运行期间都存在。例如全局变量,static 变量。
  2. 在栈上创建。在执行函数时,函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建,函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集。
  3. 从堆上分配,亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意多少的内存,程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由程序员决定, 使用非常灵活,但问题也最多

27、请说出const与#define 相比,有何优点?

答: Const 作用:定义常量、修饰函数参数、修饰函数返回值三个作用。被Const修饰的东西都受到强制保护,可以预防意外的变动,能提高程序的健壮性。

  1. const 常量有数据类型,而宏常量没有数据类型。编译器可以对前者进行类型安全检查。 而对后者只进行字符替换,没有类型安全检查,并且在字符替换可能会产生意料不到的错误。
  2. 有些集成化的调试工具可以对const 常量进行调试,但是不能对宏常量进行调试。

28、简述数组与指针的区别?

**答:**数组要么在静态存储区被创建(如全局数组),要么在栈上被创建。指针可以随时指向 任意类型的内存块。

(1)修改内容上的差别

cs 复制代码
char a[] = "hello"; 
a[0] = 'X'; 
char *p = "world"; // 注意 p 指向常量字符串 
p[0] = 'X'; // 编译器不能发现该错误,运行时错误

(2) 用运算符sizeof 可以计算出数组的容量(字节数)。sizeof(p),p 为指针得到的是一个 指 针变量的字节数,而不是p 所指的内存容量。C++/C 语言没有办法知道指针所指的内存容 量,除非在申请内存时记住它。注意当数组作为函数的参数进行传递时,该数组自动退化为 同类型的指针。

cs 复制代码
char a[] = "hello world"; 
char *p = a; 
cout<< sizeof(a) << endl; // 12 字节 
cout<< sizeof(p) << endl; // 4 字节 
计算数组和指针的内存容量 
void Func(char a[100]) 
{ 
cout<< sizeof(a) << endl; // 4 字节而不是100 字节 
} 

29、分别写出BOOL,int,float,指针类型的变量a 与"零"的比较语句?

答:

bash 复制代码
BOOL : if ( !a ) or if(a) 
int : if ( a == 0) 
float : const EXPRESSION EXP = 0.000001 if ( a < EXP && a >-EXP) 
pointer : if ( a != NULL) or if(a == NULL)

30、如何判断一段程序是由C 编译程序还是由C++编译程序编译的?

答:

cs 复制代码
#ifdef __cplusplus 
cout<<"c++"; 
#else 
cout<<"c"; 
#endif

31、论述含参数的宏与函数的优缺点?

答:

特性 带参宏 函数
处理时间 编译时展开 程序运行时调用
参数类型 无参数类型检查,直接替换文本 需定义形参和实参类型,类型安全
内存分配 不分配内存,仅文本替换 调用时分配栈内存用于参数传递
程序长度 可能变长(多次展开导致代码膨胀) 不变(函数体仅定义一次)
运行速度 不占运行时间(编译后已展开) 调用和返回需额外时间开销
调试难度 难以调试(展开后与源码不一致) 可直接调试
作用域 无作用域限制(全局替换) 受作用域规则约束

关键差异说明

  • 带参宏通过预处理器直接替换代码文本,省去运行时开销,但可能引发类型错误或代码膨胀。
  • 函数通过堆栈机制处理参数,类型安全且易于维护,但存在调用开销。

代码示例:

c 复制代码
// 带参宏
#define SQUARE(x) ((x) * (x))  // 无类型检查,直接替换

// 函数
int square(int x) {            // 类型明确
    return x * x;
}

32、用两个栈实现一个队列的功能?要求给出算法和思路?

答:

bash 复制代码
设2个栈为A,B, 一开始均为空.

入队:

将新元素push入栈A;

出队:

(1)判断栈B是否为空;

(2)如果不为空,则将栈A中所有元素依次pop出并push到栈B;

(3)将栈B的栈顶元素pop出;

这样实现的队列入队和出队的平摊复杂度都还是O(1), 比上面的几种方法要好

33、嵌入式系统中经常要用到无限循环,你怎么样用C编写死循环呢?

**答:**这个问题用几个解决方案。我首选的方案是: while(1) { }

一些程序员更喜欢如下方案: for(;;) { }

34、中断(Interrupts)?

**答:**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。

cs 复制代码
__interrupt double compute_area (double radius) 
{ 
    double area = PI * radius * radius; 
    printf("\nArea = %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。

35、写一个"标准"宏?

答:

交换两个参数值的宏定义为:

cs 复制代码
#define SWAP(a,b) (a)=(a)+(b); (b)=(a)-(b); (a)=(a)-(b); 

输入两个参数,输出较小的一个:

cs 复制代码
#define MIN(A,B) ((A) < (B))? (A) : (B))

36、A.c 和 B.c 两个 c 文件中使用了两个相同名字的 static 变量,编译的时候会不会有问题? 这两个static 变量会保存到哪里(栈还是堆或者其他的)?

**答:**static 的全局变量,表明这个变量仅在本模块中有意义,不会影响其他模块。 他们都放在数据区,但是编译器对他们的命名是不同的。 如果要使变量在其他模块也有意义的话,需要使用extern关键字。

37、一个单向链表,不知道头节点,一个指针指向其中的一个节点,问如何删除这个指针指向的节点?

**答:**将这个指针指向的next节点值copy到本节点,将next指向next->next,并随后删除原next指向的节点。

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