嵌入式工程師經(jīng)典面試題

1、上個(gè)星期, 去深圳一家搞 ARM 開發(fā)的公司面試, HR 叫我做了一份卷子, 里面都是 C 編程, 心中暗喜, 因?yàn)檫@些題基本上都在程序員面試寶典里見過。后來回到學(xué)校, 在網(wǎng)上搜索,原 來這些題都是嵌入式工程師的經(jīng)典面試題目, 很多網(wǎng)站上都可以找得到。 現(xiàn)把他貼出來, 附 上網(wǎng)上的答案,跟大家分享,因?yàn)檫@些題實(shí)在太經(jīng)典了。預(yù)處理器(Preprocessor 1 . 用預(yù)處理指令 #define 聲明一個(gè)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 * 365UL我在這想看到幾件事情:1 #define 語法的基本

2、知識(shí)(例如:不能以分號(hào)結(jié)束,括號(hào)的使用,等 等2 懂得預(yù)處理器將為你計(jì)算常數(shù)表達(dá)式的值,因此直接寫出你如何計(jì) 算一年中有多少秒而不是計(jì)算出實(shí)際的值,是更清晰而沒有代價(jià)的。 3 意識(shí)到這個(gè)表達(dá)式將使一個(gè) 16位機(jī)的整型數(shù)溢出 -因此要用到長(zhǎng)整 型符號(hào) L, 告訴編譯器這個(gè)常數(shù)是的長(zhǎng)整型數(shù)。4 如果你在你的表達(dá)式中用到 UL (表示無符號(hào)長(zhǎng)整型,那么你有了 一個(gè)好的起點(diǎn)。記住,第一印象很重要。2 . 寫一個(gè) " 標(biāo)準(zhǔn) " 宏 MIN ,這個(gè)宏輸入兩個(gè)參數(shù)并返回較小的一個(gè)。 #define MIN(A,B (A <= (B ? (A : (B這個(gè)測(cè)試是為下面的目的而設(shè)的:1

3、 標(biāo)識(shí) #define在宏中應(yīng)用的基本知識(shí)。這是很重要的。因?yàn)樵?嵌入(inline操作符 變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn) C 的一部分之前,宏是方便產(chǎn)生嵌入代碼的唯 一方法,對(duì)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。2 三重條件操作符的知識(shí)。這個(gè)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)的代碼,了解這個(gè)用法是很重要的。3 懂得在宏中小心地把參數(shù)用括號(hào)括起來4 我也用這個(gè)問題開始討論宏的副作用,例如:當(dāng)你寫下面的代碼時(shí) 會(huì)發(fā)生什么事?least = MIN(*p+, b;3. 預(yù)處理器標(biāo)識(shí) #error的目的是什么?如果你不知道答案, 請(qǐng)看參考文

4、獻(xiàn) 1。 這問題對(duì)區(qū)分一個(gè)正常的伙 計(jì)和一個(gè)書呆子是很有用的。 只有書呆子才會(huì)讀 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(gè)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 loops4. 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(gè)問題用幾個(gè)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(gè)實(shí)現(xiàn)方式讓我為難,因?yàn)檫@個(gè)語法沒有確切表達(dá)到底怎么回 事。 如果一個(gè)應(yīng)試者給出這個(gè)作為方案, 我將用這個(gè)作為一個(gè)機(jī)會(huì)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

5、沒有想到過為什么。 " 這會(huì)給我留下一個(gè)壞印象。第三個(gè)方案是用 gotoLoop:.goto Loop;應(yīng)試者如給出上面的方案,這說明或者他是一個(gè)匯編語言程序員(這也 許是好事或者他是一個(gè)想進(jìn)入新領(lǐng)域的 BASIC/FORTRAN程序員。數(shù)據(jù)聲明(Data declarations5. 用變量 a 給出下面的定義a 一個(gè)整型數(shù)(An integerb 一個(gè)指向整型數(shù)的指針(A pointer to an integerc 一個(gè)指向指針的的指針, 它指向的指針是指向一個(gè)整型數(shù) (A pointer to a pointer to an intege rd 一個(gè)有 10個(gè)整型數(shù)的數(shù)組(A

6、n array of 10 integerse 一個(gè)有 10個(gè)指針的數(shù)組,該指針是指向一個(gè)整型數(shù)的。(An array of 10 pointers to integersf 一個(gè)指向有 10個(gè)整型數(shù)數(shù)組的指針(A pointer to an array of 10 integers g 一個(gè)指向函數(shù)的指針, 該函數(shù)有一個(gè)整型參數(shù)并返回一個(gè)整型數(shù) (A pointer to a function that takes an integer as an argument and returns an integerh 一個(gè)有 10個(gè)指針的數(shù)組, 該指針指向一個(gè)函數(shù),該函數(shù)有一個(gè)整型 參數(shù)并返回一

7、個(gè)整型數(shù) (An array of ten pointers to functions that take an integer argument and return an integer 答案是:a int a; / An integerb int *a; / A pointer to an integerc int *a; / A pointer to a pointer to an integerd int a10; / An array of 10 integerse int *a10; / An array of 10 pointers to integersf int (*a10

8、; / A pointer to an array of 10 integersg int (*a(int; / A pointer to a function a that takes an integer argument and returns an integerh int (*a10(int; / An array of 10 pointers to functions that take aninteger argument and return an integer人們經(jīng)常聲稱這里有幾個(gè)問題是那種要翻一下書才能回答的問題, 我同意這種說法。當(dāng)我寫這篇文章時(shí),為了確定語法的正確性,

9、我的確 查了一下書。但是當(dāng)我被面試的時(shí)候,我期望被問到這個(gè)問題(或者相 近的問題。因?yàn)樵诒幻嬖嚨倪@段時(shí)間里,我確定我知道這個(gè)問題的答 案。應(yīng)試者如果不知道所有的答案(或至少大部分答案,那么也就沒 有為這次面試做準(zhǔn)備,如果該面試者沒有為這次面試做準(zhǔn)備, 那么他又 能為什么出準(zhǔn)備呢?Static6. 關(guān)鍵字 static 的作用是什么?這個(gè)簡(jiǎn)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(gè)明顯的作用:1 在函數(shù)體,一個(gè)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。2 在模塊內(nèi)(但在函數(shù)體外,一個(gè)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

10、函數(shù)訪問。 它是一個(gè)本地的全局 變量。3 在模塊內(nèi),一個(gè)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(gè)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(gè)應(yīng)試者的嚴(yán)重的缺點(diǎn),因?yàn)樗?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(gè)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, 因此 ESP(譯者:Embedded

11、 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(gè) 答案不是完全的答案,但我接受它作為一個(gè)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(gè)問題,我將問他一個(gè)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(gè)的作用是一樣, a 是一個(gè)常整型數(shù)。

12、 第三個(gè)意味著 a 是一個(gè) 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(gè)意思 a 是一個(gè)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(gè)意味著 a 是一個(gè)指 向常整型數(shù)的常指針(也就是說,指針指向的整型數(shù)是不可修改的,同 時(shí)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(gè)好印象。順帶提一句,也許你可能會(huì)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:1 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

13、信息,實(shí) 際上,聲明一個(gè)參數(shù)為常量是為了告訴了用戶這個(gè)參數(shù)的應(yīng)用目的。如 果你曾花很多時(shí)間清理其它人留下的垃圾, 你就會(huì)很快學(xué)會(huì)感謝這點(diǎn)多 余的信息。(當(dāng)然,懂得用 const 的程序員很少會(huì)留下的垃圾讓別人來 清理的。2 通過給優(yōu)化器一些附加的信息,使用關(guān)鍵字 const 也許能產(chǎn)生更緊 湊的代碼。3 合理地使用關(guān)鍵字 const 可以使編譯器很自然地保護(hù)那些不希望被 改變的參數(shù),防止其被無意的代碼修改。簡(jiǎn)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(gè)不同的例子。一個(gè)定義為 volatile 的變量是說這變量可能會(huì)被意想不到地

14、改變, 這樣,編譯器就不會(huì)去假設(shè)這個(gè)變量的值了。精確地說就是,優(yōu)化器在用到這個(gè)變量時(shí)必須每次都小心地重新讀取這個(gè)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(gè)例子:1 并行設(shè)備的硬件寄存器(如:狀態(tài)寄存器2 一個(gè)中斷服務(wù)子程序中會(huì)訪問到的非自動(dòng)變量 (Non-automatic variables3 多線程應(yīng)用中被幾個(gè)任務(wù)共享的變量回答不出這個(gè)問題的人是不會(huì)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、 RTOS 等等打交道,所有這些都要求用到 volatile 變量。不懂得 volatile

15、的內(nèi)容將會(huì)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(huì)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。1 一個(gè)參數(shù)既可以是 const 還可以是 volatile 嗎?解釋為什么。2 一個(gè)指針可以是 volatile 嗎?解釋為什么。3 下面的函數(shù)有什么錯(cuò)誤:int square(volatile int *ptrreturn *ptr * *ptr;下面是答案:1 是的。一個(gè)例子是只讀的狀態(tài)寄存器。它是 volatile 因?yàn)樗赡鼙灰?想不到地改變。它是 const 因?yàn)槌绦虿粦?yīng)該試圖去修改它。2 是的。盡管這并不很常見。一個(gè)例

16、子是當(dāng)一個(gè)中服務(wù)子程序修該一 個(gè)指向一個(gè) buffer 的指針時(shí)。3 這段代碼有點(diǎn)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(gè) volatile 型參數(shù),編譯器將產(chǎn)生類似下面的代 碼:int square(volatile int *ptrint a,b;a = *ptr;b = *ptr;return a * b;由于 *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(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 *ptrint a;a = *ptr;return

17、a * a;位操作(Bit manipulation9. 嵌入式系統(tǒng)總是要用戶對(duì)變量或寄存器進(jìn)行位操作。給定一個(gè)整型 變量 a ,寫兩段代碼,第一個(gè)設(shè)置 a 的 bit 3,第二個(gè)清除 a 的 bit 3。 在以上兩個(gè)操作中,要保持其它位不變。對(duì)這個(gè)問題有三種基本的反應(yīng)1 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。2 用 bit fields。 Bit fields是被扔到 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(shí)也保證了的你的代碼是不可重 用的。 我最近不幸看到 Infineon 為其較復(fù)雜的通信芯片寫的驅(qū)動(dòng)程序, 它用到了 bit fields因

18、此完全對(duì)我無用, 因?yàn)槲业木幾g器用其它的方式來 實(shí)現(xiàn) bit fields的。 從道德講:永遠(yuǎn)不要讓一個(gè)非嵌入式的家伙粘實(shí)際硬 件的邊。3 用 #defines 和 bit masks 操作。這是一個(gè)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 << 3static int a;void set_bit3(voida |= BIT3;void clear_bit3(voida &= BIT3;一些人喜歡為設(shè)置和清除值而定義一個(gè)掩碼同時(shí)定義一些說明常 數(shù),這也是可以接受的。我希望看到幾個(gè)要點(diǎn):說明常數(shù)、 |=和 &

19、=操 作。訪問固定的內(nèi)存位置(Accessing fixed memory locations10. 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(diǎn)。 在某工程中, 要求設(shè)置一絕對(duì)地址為 0x67a9的整型變量的值為 0xaa66。 編譯器是一個(gè)純粹的 ANSI 編譯器。寫代碼去完成這一任務(wù)。這一問題測(cè)試你是否知道為了訪問一絕對(duì)地址把一個(gè)整型數(shù)強(qiáng)制 轉(zhuǎn)換(typecast 為一指針是合法的。這一問題的實(shí)現(xiàn)方式隨著個(gè)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

20、is:一個(gè)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(shí)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(kuò)展 讓標(biāo)準(zhǔn) C 支持中斷。 具代表事實(shí)是, 產(chǎn)生了一個(gè)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(gè) 中斷服務(wù)子程序 (ISR,請(qǐng)?jiān)u論一下這段代碼的。_interrupt double compute_area (double radiusdouble area = PI * radius *

21、 radius;printf("nArea = %f", area;return area;這個(gè)函數(shù)有太多的錯(cuò)誤了,以至讓人不知從何說起了:1 ISR 不能返回一個(gè)值。如果你不懂這個(gè),那么你不會(huì)被雇用的。2 ISR 不能傳遞參數(shù)。如果你沒有看到這一點(diǎn),你被雇用的機(jī)會(huì)等同 第一項(xiàng)。3 在許多的處理器 /編譯器中,浮點(diǎn)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 中做浮點(diǎn)運(yùn)算。此外, ISR 應(yīng)該是短而有效率的,在 ISR 中做浮點(diǎn)運(yùn)算 是不明智的。4 與第三點(diǎn)一脈相承, printf(經(jīng)常有重入和性能上的問題。如果

22、你丟 掉了第三和第四點(diǎn), 我不會(huì)太為難你的。 不用說, 如果你能得到后兩點(diǎn),那么你的被雇用前景越來越光明了。代碼例子(Code examples12 . 下面的代碼輸出是什么,為什么?void foo(voidunsigned int a = 6;int b = -20;(a+b > 6 ? puts("> 6" : puts("<= 6"這個(gè)問題測(cè)試你是否懂得 C 語言中的整數(shù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換原則,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(hào)整型問題的答案是 輸出是 ">6"。原因是當(dāng)表達(dá)式中存在有符號(hào)類型

23、和無符號(hào)類型時(shí)所有 的操作數(shù)都自動(dòng)轉(zhuǎn)換為無符號(hào)類型。因此 -20變成了一個(gè)非常大的正整 數(shù),所以該表達(dá)式計(jì)算出的結(jié)果大于 6。這一點(diǎn)對(duì)于應(yīng)當(dāng)頻繁用到無符 號(hào)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(cuò)了這個(gè)問題, 你也就到了得不到這份工作的邊緣。13. 評(píng)價(jià)下面的代碼片斷:unsigned int zero = 0;unsigned int compzero = 0xFFFF;/*1''s complement of zero */對(duì)于一個(gè) int 型不是 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

24、題真正能揭露出應(yīng)試者是否懂得處理器字長(zhǎng)的重要性。在 我的經(jīng)驗(yàn)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(jī)程序往往把硬件作為一個(gè)無法避免的煩惱。到了這個(gè)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(gè)測(cè)試就在這里結(jié)束了。但如果 顯然應(yīng)試者做得不錯(cuò),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(cuò)。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(gè)娛樂吧 .動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配(Dynamic memory allocation14. 盡管不像非嵌入式計(jì)算機(jī)那么常

25、見, 嵌入式系統(tǒng)還是有從堆 (heap 中動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的過程的。那么嵌入式系統(tǒng)中,動(dòng)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(shí)間等等。這個(gè)主題已經(jīng)在 ESP 雜志中被廣泛地討論過了(主要 是 P.J. 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(jìn)入一種虛假的安全感覺后, 我拿 出這么一個(gè)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(0 = NULLputs("Got a null pointer"elseputs("Got a valid pointer"這是一個(gè)有趣的問題。最近在我的一個(gè)同事不經(jīng)意把 0值傳給了 函數(shù) malloc ,