CC++16個基本問題

1、第1章C語言測試：想成為嵌入式程序員應(yīng)知道的16個基本問題2009-03-08 12:28:00| 分類：Linux C |標(biāo)簽：|字號大中小 訂閱C語言測試是招聘嵌入式系統(tǒng)程序員過程中必須而且有效的方法。這些年， 我既參加也組織了許多這種測試，在這過程中我意識到這些測試能為帶面試者和 被面試者提供許多有用信息，止匕外，撇開面試的壓力不談，這種測試也是相當(dāng)有 趣的。從被面試者的角度來講，你能了解許多關(guān)于出題者或監(jiān)考者的情況。這個測試只是出題者為顯示其對ANSI標(biāo)準(zhǔn)細(xì)節(jié)的知識而不是技術(shù)技巧而設(shè)計嗎這個愚 蠢的問題嗎如要你答出某個字符的 ASCII值。這些問題著重考察你的系統(tǒng)調(diào)用和 內(nèi)存分配策略方

2、面的能力嗎這標(biāo)志著出題者也許花時間在微機上而不上在嵌入 式系統(tǒng)上。如果上述任何問題的答案是"是"的話，那么我知道我得認(rèn)真考慮我是 否應(yīng)該去做這份工作。從面試者的角度來講，一個測試也許能從多方面揭示應(yīng)試者的素質(zhì)：最基本的，你能了解應(yīng)試者C語言的水平。不管怎么樣，看一下這人如何回答他不會的 問題也是滿有趣。應(yīng)試者是以好的直覺做出明智的選擇， 還是只是瞎蒙呢當(dāng)應(yīng)試 者在某個問題上卡住時是找借口呢，還是表現(xiàn)出對問題的真正的好奇心， 把這看成學(xué)習(xí)的機會呢我發(fā)現(xiàn)這些信息與他們的測試成績一樣有用。有了這些想法，我決定出一些真正針對嵌入式系統(tǒng)的考題，希望這些令人頭 痛的考題能給正在找工作的

3、人一點幫住。 這些問題都是我這些年實際碰到的。 其 中有些題很難，但它們應(yīng)該都能給你一點啟迪。這個測試適于不同水平的應(yīng)試者，大多數(shù)初級水平的應(yīng)試者的成績會很差， 經(jīng)驗豐富的程序員應(yīng)該有很好的成績。 為了讓你能自己決定某些問題的偏好，每個問題沒有分配分?jǐn)?shù)，如果選擇這些考題為你所用，請自行按你的意思分配分?jǐn)?shù)。預(yù)處理器(Preprocessor )1 .用預(yù)處理指令#define聲明一個常數(shù)，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我在這想看到幾件事情：;#define 語法的基本知識(例如：不能以分號結(jié)束

4、，括號的使用，等等);懂得預(yù)處理器將為你計算常數(shù)表達(dá)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。;意識到這個表達(dá)式將使一個16位機的整型數(shù)溢出-因此要用到長整型符 號L,告訴編譯器這個常數(shù)是的長整型數(shù)。；如果你在你的表達(dá)式中用到 UL (表示無符號長整型)，那么你有了一個 好的起點。記住，第一印象很重要。2 .寫一個"標(biāo)準(zhǔn)"宏MIN ,這個宏輸入兩個參數(shù)并返回較小的一個。#define MIN(A,B) ( (A) <= (B) (A) : (B)這個測試是為下面的目的而設(shè)的:;標(biāo)識#de巾ne在宏中應(yīng)用的基本知識。這

5、是很重要的，因為直到嵌入 (inline)操作符變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)C的一部分，宏是方便產(chǎn)生嵌入代碼的唯一方法， 對于 嵌入式系統(tǒng)來說，為了能達(dá)到要求的性能，嵌入代碼經(jīng)常是必須的方法。;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(chǎn)生比if-then-else更優(yōu)化的代碼，了解這個用法是很重要的。;懂得在宏中小心地把參數(shù)用括號括起來;我也用這個問題開始討論宏的副作用，例如：當(dāng)你寫下面的代碼時會發(fā)生什么事least = MIN(*p+, b);3,預(yù)處理器標(biāo)識#error的目的是什么如果你不知道答案，請看參考文獻(xiàn)1。這問題對區(qū)分一個正常的伙計和一個 書呆子是很有用的。只有書呆子才會讀

6、C語言課本的附錄去找出象這種問題的答 案。當(dāng)然如果你不是在找一個書呆子，那么應(yīng)試者最好希望自己不要知道答案。死循環(huán)(Infinite loops )4.嵌入式系統(tǒng)中經(jīng)常要用到無限循環(huán)，你怎么樣用C編寫死循環(huán)呢這個問題用幾個解決方案。我首選的方案是：while(1)()一些程序員更喜歡如下方案：for(;()這個實現(xiàn)方式讓我為難，因為這個語法沒有確切表達(dá)到底怎么回事。如果一個應(yīng)試者給出這個作為方案，我將用這個作為一個機會去探究他們這樣做的基本 原理。如果他們的基本答案是："我被教著這樣做，但從沒有想到過為什么。" 這會給我留下一個壞印象。第三個方案是用gotoLoop:got

7、o Loop;應(yīng)試者如給出上面的方案，這說明或者他是一個匯編語言程序員(這也許是好事)或者他是一個想進入新領(lǐng)域的 BASIC/FORTRAN序員。數(shù)據(jù)聲明(Data declarations )5,用變量a給出下面的定義a) 一個整型數(shù)(An integer )b) 一個指向整型數(shù)的指針(A pointer to an integer )c) 一個指向指針的的指針，它指向的指針是指向一個整型數(shù)(A pointer to a pointer to an intege ) rd)一個有10個整型數(shù)的數(shù)組(An array of 10 integers )e) 一個有10個指針的數(shù)組，該指針是指向一

8、個整型數(shù)的。(An array of 10 pointers to integers )f) 一個指向有10個整型數(shù)數(shù)組的指針(A pointer to an array of 10 integers )g) 一個指向函數(shù)的指針，該函數(shù)有一個整型參數(shù)并返回一個整型數(shù)( A pointer to a function that takes an integer as an argument and returns an integer )h) 一個有10個指針的數(shù)組，該指針指向一個函數(shù)，該函數(shù)有一個整型參數(shù) 并返回一個整型數(shù)( An array of ten pointers to functi

9、ons that take an integer argument and return an integer )答案是：a) int a; 關(guān)鍵字static 的作用是什么這個簡單的問題很少有人能回答完全。在C語言中，關(guān)鍵字static有三個明顯的作用：;在函數(shù)體，一個被聲明為靜態(tài)的變量在這一函數(shù)被調(diào)用過程中維持其值不 變。;在模塊內(nèi)(但在函數(shù)體外)，一個被聲明為靜態(tài)的變量可以被模塊內(nèi)所用 函數(shù)訪問，但不能被模塊外其它函數(shù)訪問。它是一個本地的全局變量。;在模塊內(nèi)，一個被聲明為靜態(tài)的函數(shù)只可被這一模塊內(nèi)的其它函數(shù)調(diào)用。 那就是，這個函數(shù)被限制在聲明它的模塊的本地范圍內(nèi)使用。大多數(shù)應(yīng)試者能正確回

10、答第一部分， 一部分能正確回答第二部分，同是很少 的人能懂得第三部分。這是一個應(yīng)試者的嚴(yán)重的缺點，因為他顯然不懂得本地化 數(shù)據(jù)和代碼范圍的好處和重要性。Const7 .關(guān)鍵字const有什么含意我只要一聽到被面試者說："const意味著常數(shù)”，我就知道我正在和一個業(yè) 余者打交道。去年Dan Saks已經(jīng)在他的文章里完全概括了 const的所有用法， 因止匕ESP降者：Embedded Systems Programming)的每一位讀者應(yīng)該非常熟悉 const能做什么和不能做什么.如果你從沒有讀到那篇文章，只要能說出const意味著"只讀"就可以了。盡管這個答案不

11、是完全的答案，但我接受它作為一個正 確的答案。(如果你想知道更詳細(xì)的答案，仔細(xì)讀一下Saks的文章吧。)如果應(yīng)試者能正確回答這個問題，我將問他一個附加的問題：下面的聲明都是什么意思const int a;int const a;const int *a;int * const a;int const * a const;/*/前兩個的作用是一樣，a是一個常整型數(shù)。第三個意味著a是一個指向常整 型數(shù)的指針（也就是，整型數(shù)是不可修改的，但指針可以）。第四個意思 a是一 個指向整型數(shù)的常指針（也就是說，指針指向的整型數(shù)是可以修改的， 但指針是 不可修改的）。最后一個意味著a是一個指向常整型數(shù)的常指針

12、（也就是說，指 針指向的整型數(shù)是不可修改的，同時指針也是不可修改的）。如果應(yīng)試者能正確 回答這些問題，那么他就給我留下了一個好印象。順帶提一句，也許你可能會問， 即使不用關(guān)鍵字const ,也還是能很容易寫出功能正確的程序，那么我為什么還 要如此看重關(guān)鍵字const呢我也如下的幾下理由：;關(guān)鍵字const的作用是為給讀你代碼的人傳達(dá)非常有用的信息，實際上， 聲明一個參數(shù)為常量是為了告訴了用戶這個參數(shù)的應(yīng)用目的。如果你曾花很多時問清理其它人留下的垃圾，你就會很快學(xué)會感謝這點多余的信息。（當(dāng)然，懂得用const的程序員很少會留下的垃圾讓別人來清理的。）;通過給優(yōu)化器一些附加的信息，使用關(guān)鍵字con

13、st也許能產(chǎn)生更緊湊的代 碼。;合理地使用關(guān)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(shù)，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(xiàn)。Volatile8 .關(guān)鍵字volatile有什么含意并給出三個不同的例子。一個定義為volatile的變量是說這變量可能會被意想不到地改變，這樣，編譯器就不會去假設(shè)這個變量的值了。精確地說就是，優(yōu)化器在用到這個變量時必須每次都小心地重新讀取這個變量的值，而不是使用保存在寄存器里的備份。 下面是volatile 變量的幾個例子：;并行設(shè)備的硬件寄存器（如：狀態(tài)寄存器）;一個中斷服務(wù)子程序中會訪問到的非自動變量（Non-auto

14、maticvariables）;多線程應(yīng)用中被幾個任務(wù)共享的變量回答不出這個問題的人是不會被雇傭的。我認(rèn)為這是區(qū)分C程序員和嵌入式 系統(tǒng)程序員的最基本的問題。搞嵌入式的家伙們經(jīng)常同硬件、中斷、 RTO潴等 打交道，所有這些都要求用到volatile 變量。不懂得volatile 的內(nèi)容將會帶來 災(zāi)難。假設(shè)被面試者正確地回答了這是問題（嗯，懷疑是否會是這樣），我將稍微 深究一下，看一下這家伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。一個參數(shù)既可以是const還可以是volatile 嗎解釋為什么;一個指針可以是volatile嗎解釋為什么。;下面的函數(shù)有什么錯誤：int square(vola

15、tile int *ptr)(return *ptr * *ptr;)下面是答案：;是的。一個例子是只讀的狀態(tài)寄存器。它是 volatile因為它可能被意想不到地改變。它是const因為程序不應(yīng)該試圖去修改它。;是的。盡管這并不很常見。一個例子是當(dāng)一個中服務(wù)子程序修該一個指向 一個buffer的指針時。;這段代碼有點變態(tài)。這段代碼的目的是用來返指針*ptr指向值的平方，但是，由于*ptr指向一個volatile 型參數(shù)，編譯器將產(chǎn)生類似下面的代碼：int square(volatile int *ptr)(int a,b;a = *ptr;b = *ptr;return a * b;)由于*p

16、tr的值可能被意想不到地該變，因此 a和b可能是不同的。結(jié)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;)位操作(Bit manipulation )9 .嵌入式系統(tǒng)總是要用戶對變量或寄存器進行位操作。給定一個整型變量 a,寫兩段代碼，第一個設(shè)置 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。對這個問題有三種基本的反應(yīng);不知道如何下手。該被面者從沒做過任何嵌入式系統(tǒng)的工作。;用bit fields 。Bit fields是被扔到

17、C語言死角的東西，它保證你的代碼在不同編譯器之間是不可移植的，同時也保證了的你的代碼是不可重用的。我最近不幸看到IMineon 為其較復(fù)雜的通信芯片寫的驅(qū)動程序，它用到了bitfields因此完全對我無用，因為我的編譯器用其它的方式來實現(xiàn)bit fields 的。從道德講：永遠(yuǎn)不要讓一個非嵌入式的家伙粘實際硬件的邊。;用#defines 和bit masks 操作。這是一個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 << 3)static int a;void set_bit3(void) a |= BIT3;void cle

18、ar_bit3(void) a &= BIT3;一些人喜歡為設(shè)置和消除值而定義一個掩碼同時定義一些說明常數(shù)，這也是可以接受的。我希望看到幾個要點：說明常數(shù)、|=和&=ft作。訪問固定的內(nèi)存位置( Accessing fixed memory locations )10 .嵌入式系統(tǒng)經(jīng)常具有要求程序員去訪問某特定的內(nèi)存位置的特點。 在某 工程中，要求設(shè)置一絕對地址為 0x67a9的整型變量的值為0xaa66。編譯器是一 個純粹的ANSI編譯器。寫代碼去完成這一任務(wù)。這一問題測試你是否知道為了訪問一絕對地址把一個整型數(shù)強制轉(zhuǎn)換(typecast )為一指針是合法的。這一問題的實現(xiàn)方

19、式隨著個人風(fēng)格不同而不同。 典型的類似代碼如下：int *ptr;ptr = (int *)0x67a9;*ptr = 0xaa55;A more obscure approach is:一個較晦澀的方法是：*(int * const)(0x67a9) = 0xaa55;即使你的品味更接近第二種方案，但我建議你在面試時使用第一種方案。中斷(Interrupts )11 .中斷是嵌入式系統(tǒng)中重要的組成部分，這導(dǎo)致了很多編譯開發(fā)商提供一 種擴展一讓標(biāo)準(zhǔn)C支持中斷。具代表事實是，產(chǎn)生了一個新的關(guān)鍵字 _interrupt 。下面的代碼就使用了 interrupt關(guān)鍵字去定義了一個中斷服務(wù)子程序(IS

20、R),請評論一下這段代碼的。_interrupt double compute_area (double radius)(double area = PI * radius * radius;printf("nArea = %f", area);return area;這個函數(shù)有太多的錯誤了，以至讓人不知從何說起了：;ISR不能返回一個值。如果你不懂這個，那么你不會被雇用的。;ISR不能傳遞參數(shù)。如果你沒有看到這一點，你被雇用的機會等同第一項。;在許多的處理器/編譯器中，浮點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

21、中做浮點運 算。此外，ISR應(yīng)該是短而有效率的，在ISR中做浮點運算是不明智的。;與第三點一脈相承，printf()經(jīng)常有重入和性能上的問題。如果你丟掉了 第三和第四點，我不會太為難你的。不用說，如果你能得到后兩點，那么你的被 雇用前景越來越光明了。*代碼例子(Code examples)12 .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");這個問題測試你是否懂得C語言中的整數(shù)自動轉(zhuǎn)換原則，

22、我發(fā)現(xiàn)有些開發(fā)者 懂得極少這些東西。不管如何，這無符號整型問題的答案是輸出是">6" o原因是當(dāng)表達(dá)式中存在有符號類型和無符號類型時所有的操作數(shù)都自動轉(zhuǎn)換為無符 號類型。因此-20變成了一個非常大的正整數(shù)，所以該表達(dá)式計算出的結(jié)果大于 6。這一點對于應(yīng)當(dāng)頻繁用到無符號數(shù)據(jù)類型的嵌入式系統(tǒng)來說是豐常重要的。 如果你答錯了這個問題，你也就到了得不到這份工作的邊緣。13 .評價下面的代碼片斷：unsigned int zero = 0;unsigned int compzero = 0xFFFF;/*1's complement of zero */對于一個int型

23、不是16位的處理器為說，上面的代碼是不正確的。應(yīng)編寫 如下：unsigned int compzero = 0;這一問題真正能揭露出應(yīng)試者是否懂得處理器字長的重要性。在我的經(jīng)驗 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機程序往往把硬件作為一個無法避免的煩惱。到了這個階段，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，那么這個測試就在這里結(jié)束了。但如果顯然應(yīng)試者做得不錯， 那么我就扔出下面的追加問題，這些問題是比較難的，我想僅僅非常優(yōu)秀的應(yīng)試 者能做得不錯。提出這些問題，我希望更多看到應(yīng)試者應(yīng)付問題的方法，而不是 答案。不管如何，你就當(dāng)是這個娛樂吧

24、.動態(tài)內(nèi)存分酉己(Dynamic memory allocation )14 .盡管不像非嵌入式計算機那么常見， 嵌入式系統(tǒng)還是有從堆(heap)中 動態(tài)分配內(nèi)存的過程的。那么嵌入式系統(tǒng)中，動態(tài)分配內(nèi)存可能發(fā)生的問題是什 么這里，我期望應(yīng)試者能提到內(nèi)存碎片，碎片收集的問題，變量的持行時間等 等。這個主題已經(jīng)在ESP雜志中被廣泛地討論過了(主要是.Plauger,他的解 釋遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我這里能提到的任何解釋)，所有回過頭看一下這些雜志吧！ 讓應(yīng)試 者進入一種虛假的安全感覺后，我拿出這么一個小節(jié)目：下面的代碼片段的輸出是什么，為什么char *ptr;if (ptr = (char *)malloc(

25、0)=NULL)elseputs("Got a null pointer");puts("Got a valid pointer");這是一個有趣的問題。最近在我的一個同事不經(jīng)意把0值傳給了函數(shù)malloc ,得到了一個合法的指針之后，我才想到這個問題。這就是上面的代碼， 該代碼的輸出是"Got a valid pointer"。我用這個來開始討論這樣的一問題，看看被面試者是否想到庫例程這樣做是正確。得到正確的答案固然重要，但解決 問題的方法和你做決定的基本原理更重要些。Typedef15 Typedef在C語言中頻繁用以聲明一個已經(jīng)

26、存在的數(shù)據(jù)類型的同義字。 也可以用預(yù)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(jié)構(gòu)s指針。哪 種方法更好呢(如果有的話)為什么這是一個非常微妙的問題，任何人答對這個問題（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;第一個擴展為struct s * p1, p2;上面的代碼定義pl為一個指向結(jié)構(gòu)的指，p2為一個實際的結(jié)構(gòu)，這也許不 是你想要的。第二個例子正確地定義了 p3和p4兩個指針。晦澀的語法16 . C語言同意一些令人震驚的結(jié)構(gòu)