预处理器(Preprocessor)面试

1 . 用预处理指令#define 声明一个常数，用以代表1年中有多少秒(忽略闰年问题)

#define SECONDS_PER_YEAR (60 * 60 * 24 * 365)UL

我在这想看到几件事情：

1) #define 语法的基本知识(例如：不能以分号结束，括号的使用，等等)

2)懂得预处理器将为你计算常数表达式的值，所以，直接写出你是如何计算一年中有多少秒而不是计算出实际的值，是更清晰而没有代价的。

3) 意识到这个表达式将使一个16位机的整型数溢出-所以要用到长整型符号L,告诉编译器这个常数是的长整型数。

4) 若是你在你的表达式中用到UL(表示无符号长整型)，那么你有了一个好的起点。记住，第一印象很重要。

2 . 写一个"标准"宏MIN ，这个宏输入两个参数并返回较小的一个。

#define MIN(A,B) ((A) <= (B) ? (A) : (B))

这个测试是为下面的目的而设的：

1) 标识#define在宏中应用的基本知识。这是很重要的。由于在  嵌入(inline)操做符 变为标准C的一部分以前，宏是方便产生嵌入代码的惟一方法，对于嵌入式系统来讲，为了能达到要求的性能，嵌入代码常常是必须的方法。

2) 懂得在宏中当心地把参数用括号括起来

3) 我也用这个问题开始讨论宏的反作用，例如：当你写下面的代码时会发生什么事？

least = MIN(*p++, b);

3. 预处理器标识#error的目的是什么？

若是你不知道答案，请看参考文献1。这问题对区分一个正常的伙计和一个书呆子是颇有用的。只有书呆子才会读C语言课本的附录去找出象这种问题的答案。固然若是你不是在找一个书呆子，那么应试者最好但愿本身不要知道答案。

死循环(Infinite loops)

4. 嵌入式系统中常常要用到无限循环，你怎么样用C编写死循环呢？

这个问题用几个解决方案。我首选的方案是：

while(1)

{

}

一些程序员更喜欢以下方案：

for(;;)

{

}

这个实现方式让我为难，由于这个语法没有确切表达到底怎么回事。若是一个应试者给出这个做为方案，我将用这个做为一个机会去探究他们这样作的基本原理。若是他们的基本答案是："我被教着这样作，但从没有想到过为何。"这会给我留下一个坏印象。

第三个方案是用 goto

Loop:

...

goto Loop;

应试者如给出上面的方案，这说明或者他是一个汇编语言程序员(这也许是好事)或者他是一个想进入新领域的BASIC/FORTRAN程序员。

数据声明(Data declarations)

5. 用变量a给出下面的定义

a) 一个整型数(An integer)

b)一个指向整型数的指针( A pointer to an integer)

c)一个指向指针的的指针，它指向的指针是指向一个整型数( A pointer to a pointer to an intege)r

d)一个有10个整型数的数组( An array of 10 integers)

e) 一个有10个指针的数组，该指针是指向一个整型数的。(An array of 10 pointers to integers)

f) 一个指向有10个整型数数组的指针( A pointer to an array of 10 integers)

g) 一个指向函数的指针，该函数有一个整型参数并返回一个整型数(A pointer to a function that takes an integer as an argument and returns an integer)

h)  一个有10个指针的数组，该指针指向一个函数，该函数有一个整型参数并返回一个整型数 ( 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

人 们常常声称这里有几个问题是那种要翻一下书才能回答的问题，我赞成这种说法。当我写这篇文章时，为了肯定语法的正确性，个人确查了一下书。可是当我被面试 的时候，我指望被问到这个问题(或者相近的问题)。由于在被面试的这段时间里，我肯定我知道这个问题的答案。应试者若是不知道全部的答案(或至少大部分答 案)，那么也就没有为此次面试作准备，若是该面试者没有为此次面试作准备，那么他又能为何出准备呢？

Static

6. 关键字static的做用是什么？

这个简单的问题不多有人能回答彻底。在C语言中，关键字static有三个明显的做用：

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当中维持其值不变。

2) 在模块内(但在函数体外)，一个被声明为静态的变量能够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，同是不多的人能懂得第三部分。这是一个应试者的严重的缺点，由于他显然不懂得本地化数据和代码范围的好处和重要性。

Const

7．关键字const有什么含意？

我 只要一听到被面试者说："const意味着常数"，我就知道我正在和一个业余者打交道。去年Dan Saks已经在他的文章里彻底归纳了const的全部 用法，所以ESP(译者：Embedded Systems Programming)的每一位读者应该很是熟悉const能作什么和不能作什么.若是你 从没有读到那篇文章，只要能说出const意味着"只读"就能够了。尽管这个答案不是彻底的答案，但我接受它做为一个正确的答案。(若是你想知道更详细的 答案，仔细读一下Saks的文章吧。)

若是应试者能正确回答这个问题，我将问他一个附加的问题：

下面的声明都是什么意思？

const int a;

int const a;

const int *a;

int * const a;

int const * a const;

/******/

前 两个的做用是同样，a是一个常整型数。第三个意味着a是一个指向常整型数的指针(也就是，整型数是不可修改的，但指针能够)。第四个意思a是一个指向整型 数的常指针(也就是说，指针指向的整型数是能够修改的，但指针是不可修改的)。最后一个意味着a是一个指向常整型数的常指针(也就是说，指针指向的整型数 是不可修改的，同时指针也是不可修改的)。若是应试者能正确回答这些问题，那么他就给我留下了一个好印象。顺带提一句，也许你可能会问，即便不用关键字  const，也仍是能很容易写出功能正确的程序，那么我为何还要如此看重关键字const呢？我也以下的几下理由：

1) 关键字const的 做用是为给读你代码的人传达很是有用的信息，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。若是你曾花不少时间清理其它人留下的垃圾， 你就会很快学会感谢这点多余的信息。(固然，懂得用const的程序员不多会留下的垃圾让别人来清理的。)

2) 经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可使编译器很天然地保护那些不但愿被改变的参数，防止其被无心的代码修改。简而言之，这样能够减小bug的出现。

Volatile

8. 关键字volatile有什么含意?并给出三个不一样的例子。

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当心地从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。搞嵌入式的家伙们常常同硬件、中断、RTOS等等打交道，全部这些都要求用到volatile变量。不懂得volatile的内容将会带来灾难。

假设被面试者正确地回答了这是问题(嗯，怀疑是否会是这样)，我将稍微深究一下，看一下这家伙是否是直正懂得volatile彻底的重要性。

1)一个参数既能够是const还能够是volatile吗？解释为何。

2); 一个指针能够是volatile 吗？解释为何。

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由于它可能被意想不到地改变。它是const由于程序不该该试图去修改它。

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) 这段代码有点变态。这段代码的目的是用来返指针*ptr指向值的平方，可是，因为*ptr指向一个volatile型参数，编译器将产生相似下面的代码：

int square(volatile int *ptr)

{

int a,b;

a = *ptr;

b = *ptr;

return a * b;

}

因为*ptr的值可能被意想不到地该变，所以a和b多是不一样的。结果，这段代码可能返不是你所指望的平方值！正确的代码以下：

long square(volatile int *ptr)

{

int a;

a = *ptr;

return a * a;

}

位操做(Bit manipulation)

9. 嵌入式系统老是要用户对变量或寄存器进行位操做。给定一个整型变量a，写两段代码，第一个设置a的bit 3，第二个清除a 的bit 3。在以上两个操做中，要保持其它位不变。

对这个问题有三种基本的反应

1)不知道如何下手。该被面者从没作过任何嵌入式系统的工做。

2)  用bit fields。Bit fields是被扔到C语言死角的东西，它保证你的代码在不一样编译器之间是不可移植的，同时也保证了的你的代码是不可 重用的。我最近不幸看到 Infineon为其较复杂的通讯芯片写的驱动程序，它用到了bit fields所以彻底对我无用，由于个人编译器用其它的方 式来实现bit fields的。从道德讲：永远不要让一个非嵌入式的家伙粘实际硬件的边。

3) 用 #defines 和 bit masks 操做。这是一个有极高可移植性的方法，是应该被用到的方法。最佳的解决方案以下：

#define BIT3 (0x1 <

static int a;

void set_bit3(void)

{

a |= BIT3;

}

void clear_bit3(void)

{

a &= ~BIT3;

}

一些人喜欢为设置和清除值而定义一个掩码同时定义一些说明常数，这也是能够接受的。我但愿看到几个要点：说明常数、|=和&=~操做。

访问固定的内存位置(Accessing fixed memory locations)

10. 嵌入式系统常常具备要求程序员去访问某特定的内存位置的特色。在某工程中，要求设置一绝对地址为0x67a9的整型变量的值为0xaa66。编译器是一个纯粹的ANSI编译器。写代码去完成这一任务。

这一问题测试你是否知道为了访问一绝对地址把一个整型数强制转换(typecast)为一指针是合法的。这一问题的实现方式随着我的风格不一样而不一样。典型的相似代码以下：

int *ptr;

ptr = (int *)0x67a9;

*ptr = 0xaa55;

A more obscure approach is:

一个较晦涩的方法是：

*(int * const)(0x67a9) = 0xaa55;

即便你的品味更接近第二种方案，但我建议你在面试时使用第一种方案。

中断(Interrupts)

11.  中断是嵌入式系统中重要的组成部分，这致使了不少编译开发商提供一种扩展—让标准C支持中断。具表明事实是，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。

__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，以致让人不知从何提及了：

1)ISR 不能返回一个值。若是你不懂这个，那么你不会被雇用的。

2) ISR 不能传递参数。若是你没有看到这一点，你被雇用的机会等同第一项。

3) 在许多的处理器/编译器中，浮点通常都是不可重入的。有些处理器/编译器须要让额处的寄存器入栈，有些处理器/编译器就是不容许在ISR中作浮点运算。此外，ISR应该是短而有效率的，在ISR中作浮点运算是不明智的。

4) 与第三点一脉相承，printf()常常有重入和性能上的问题。若是你丢掉了第三和第四点，我不会太为难你的。不用说，若是你能获得后两点，那么你的被雇用前景愈来愈光明了。

代码例子(Code examples)

12 . 下面的代码输出是什么，为何？

void foo(void)

{

unsigned int a = 6;

int b = -20;

(a+b > 6) ? puts("> 6") : puts("<= 6");

}

这 个问题测试你是否懂得C语言中的整数自动转换原则，我发现有些开发者懂得极少这些东西。无论如何，这无符号整型问题的答案是输出是 ">6"。缘由 是当表达式中存在有符号类型和无符号类型时全部的操做数都自动转换为无符号类型。所以-20变成了一个很是大的正整数，因此该表达式计算出的结果大于6。 这一点对于应当频繁用到无符号数据类型的嵌入式系统来讲是丰常重要的。若是你答错了这个问题，你也就到了得不到这份工做的边缘。

13. 评价下面的代码片段：

unsigned int zero = 0;

unsigned int compzero = 0xFFFF;

/*1's complement of zero */

对于一个int型不是16位的处理器为说，上面的代码是不正确的。应编写以下：

unsigned int compzero = ~0;

这一问题真正能揭露出应试者是否懂得处理器字长的重要性。在个人经验里，好的嵌入式程序员很是准确地明白硬件的细节和它的局限，然而PC机程序每每把硬件做为一个没法避免的烦恼。

到 了这个阶段，应试者或者彻底垂头丧气了或者信心满满志在必得。若是显然应试者不是很好，那么这个测试就在这里结束了。但若是显然应试者作得不错，那么我就 扔出下面的追加问题，这些问题是比较难的，我想仅仅很是优秀的应试者能作得不错。提出这些问题，我但愿更多看到应试者应付问题的方法，而不是答案。无论如 何，你就当是这个娱乐吧...

动态内存分配(Dynamic memory allocation)

14. 尽管不像非嵌入式计算机那么常见，嵌入式系统仍是有从堆(heap)中动态分配内存的过程的。那么嵌入式系统中，动态分配内存可能发生的问题是什么？

这 里，我指望应试者能提到内存碎片，碎片收集的问题，变量的持行时间等等。这个主题已经在ESP杂志中被普遍地讨论过了(主要是  P.J. Plauger, 他的解释远远超过我这里能提到的任何解释)，全部回过头看一下这些杂志吧！让应试者进入一种虚假的安全感受后，我拿出这么 一个小节目：

下面的代码片断的输出是什么，为何？

char *ptr;

if ((ptr = (char *)malloc(0)) == NULL)

puts("Got a null pointer");

else

puts("Got a valid pointer");

这 是一个有趣的问题。最近在个人一个同事不经意把0值传给了函数malloc，获得了一个合法的指针以后，我才想到这个问题。这就是上面的代码，该代码的输 出是"Got a valid pointer"。我用这个来开始讨论这样的一问题，看看被面试者是否想到库例程这样作是正确。获得正确的答案当然重要， 但解决问题的方法和你作决定的基本原理更重要些。

Typedef

15 Typedef 在C语言中频繁用以声明一个已经存在的数据类型的同义字。也能够用预处理器作相似的事。例如，思考一下下面的例子：

#define dPS struct s *

typedef struct s * tPS;

以上两种状况的意图都是要定义dPS 和 tPS 做为一个指向结构s指针。哪一种方法更好呢？(若是有的话)为何？

这是一个很是微妙的问题，任何人答对这个问题(正当的缘由)是应当被恭喜的。答案是：typedef更好。思考下面的例子：

dPS p1,p2;

tPS p3,p4;

第一个扩展为

struct s * p1, p2;

.

上面的代码定义p1为一个指向结构的指，p2为一个实际的结构，这也许不是你想要的。第二个例子正确地定义了p3 和p4 两个指针。

晦涩的语法

16 . C语言赞成一些使人震惊的结构,下面的结构是合法的吗，若是是它作些什么？

int a = 5, b = 7, c;

c = a+++b;

这个问题将作为这个测验的一个愉快的结尾。无论你相不相信，上面的例子是彻底合乎语法的。问题是编译器如何处理它？水平不高的编译做者实际上会争论这个问题，根据最处理原则，编译器应当能处理尽量全部合法的用法。所以，上面的代码被处理成：

c = a++ + b;

所以, 这段代码持行后a = 6, b = 7, c = 12。

若是你知道答案，或猜出正确答案，作得好。若是你不知道答案，我也不把这个看成问题。我发现这个问题的最大好处是这是一个关于代码编写风格，代码的可读性，代码的可修改性的好的话题。