嵌入式程序员面试时应该知道的16个问题
1、預(yù)處理器（Preprocessor）
2、如何定義宏
3、預(yù)處理器標(biāo)識#error的目的是什么？
4、死循環(huán)（Infinite loops）
5、數(shù)據(jù)聲明（Data declarations）
6、關(guān)鍵字static的作用是什么？
7、關(guān)鍵字const有什么含意？
8、Volatile的使用
9、位操作（Bit manipulation）
10、訪問固定的內(nèi)存位置（Accessing fixed memory locations）
11、中斷（Interrupts）
12、符號擴(kuò)展的代碼例子（Code examples）
13、處理器字長導(dǎo)致的數(shù)據(jù)擴(kuò)展問題
14、動態(tài)內(nèi)存分配（Dynamic memory allocation）
15、用Typedef構(gòu)造復(fù)合類型
16、晦澀的語法及代碼風(fēng)格
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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面試者和被面試者提供許多有用信息，此外，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(jì)嗎？這是個愚蠢的問題嗎？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)存分配策略方面的能力嗎？這標(biāo)志著出題者也許花時間在微機(jī)上而不是在嵌入式系統(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(jī)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人一點(diǎn)幫助。這些問題都是我這些年實(shí)際碰到的。其中有些題很難，但它們應(yīng)該都能給你一點(diǎn)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(yàn)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)。
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1、預(yù)處理器（Preprocessor）
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）
因?yàn)閁L寫在了括號外面，無法與數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配
（大小寫都行，常量后面可以加此標(biāo)志，宏的命名風(fēng)格要大寫，多個之間用下劃線）
我在這想看到幾件事情：
1) #define 語法的基本知識（例如：不能以分號結(jié)束，括號的使用（表達(dá)式、參數(shù)等要括起來），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（難道不是替換么，先算再替？會將常數(shù)合并），因此，直接寫出你是如何計(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的。
3) 意識到這個表達(dá)式將使一個16位機(jī)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)。
4) 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(diǎn)。記住，第一印象很重要。
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2、如何定義宏
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。
考點(diǎn)：（表達(dá)式、參數(shù)等要括起來）
#define MIN(A,B) （（A） <= (B) ? (A) : (B))
這個測試是為下面的目的而設(shè)的：
1) 標(biāo)識#define在宏中應(yīng)用的基本知識。這是很重要的。因?yàn)樵谇度?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，對于嵌入式系統(tǒng)來說，為了能達(dá)到要求的性能（當(dāng)然主要是實(shí)時性哦，犧牲代碼空間換取時間效率），嵌入代碼經(jīng)常是必須的方法。
2)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（存在條件轉(zhuǎn)移會中斷指令流水線）更優(yōu)化的代碼，了解這個用法是很重要的。
3) 懂得在宏中小心地把參數(shù)用括號括起來
4) 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);
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此處考點(diǎn)：inline函數(shù)和宏的區(qū)別
宏只是將參數(shù)完全替換，即MIN(*p++, b)進(jìn)行宏展開后為（（*p++） <= (b) ? (*p++) : (b))，如果（*p++） <= (b)成立，則表達(dá)式的值為(*p++)，但由于在（*p++）<= (b)判斷過程中改變了p的值，使得此時的? (*p++)非（*p++）<= (b)中的值了，違背了？號表達(dá)式的原意。
但是內(nèi)聯(lián)inline函數(shù)將進(jìn)行參數(shù)檢查，求出參數(shù)的值后再將此值帶入函數(shù)中，因此（（A） <= (B) ? (A) : (B))中的A是一致的。
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第一部分：宏
為什么要使用宏呢？
因?yàn)楹瘮?shù)的調(diào)用必須要將程序執(zhí)行的順序轉(zhuǎn)移到函數(shù)所存放在內(nèi)存中的某個地址，將函數(shù)的程序內(nèi)容執(zhí)行完后，再返回到轉(zhuǎn)去執(zhí)行該函數(shù)前的地方。這種轉(zhuǎn)移操作要求在轉(zhuǎn)去執(zhí)行前要保存現(xiàn)場并記憶執(zhí)行的地址，轉(zhuǎn)回后要恢復(fù)現(xiàn)場，并按原來保存地址繼續(xù)執(zhí)行。因此，函數(shù)調(diào)用要有一定的時間和空間方面的開銷，于是將影響其效率。
而宏只是在預(yù)處理的地方把代碼展開，不需要額外的空間和時間方面的開銷，所以調(diào)用一個宏比調(diào)用一個函數(shù)更有效率。
但是宏也有很多的不盡人意的地方。
1、宏不能訪問對象的私有成員。
2、宏的定義很容易產(chǎn)生二意性。
3、宏定義的常量在代碼區(qū)，很多調(diào)試器不能夠?qū)ζ湔{(diào)試
我們舉個例子：
#define square(x) (x*x)
避免這些錯誤的方法，一是給宏的參數(shù)都加上括號。
#define square(x) ((x)*(x))
第二部分：內(nèi)聯(lián)函數(shù)
從上面的闡述，可以看到宏有一些難以避免的問題，怎么解決呢？
內(nèi)聯(lián)函數(shù)是代碼被插入到調(diào)用者代碼處的函數(shù)。如同 #define 宏，內(nèi)聯(lián)函數(shù)通過避免被調(diào)用的開銷來提高執(zhí)行效率，尤其是它能夠通過調(diào)用（“過程化集成”）被編譯器優(yōu)化。
內(nèi)聯(lián)函數(shù)和宏很類似，而本質(zhì)區(qū)別在于，宏是由預(yù)處理器對宏進(jìn)行替代，而內(nèi)聯(lián)函數(shù)是通過編譯器控制來實(shí)現(xiàn)的。而且內(nèi)聯(lián)函數(shù)是真正的函數(shù)，只是在需要用到的時候，內(nèi)聯(lián)函數(shù)像宏一樣的展開，所以取消了函數(shù)的參數(shù)壓棧，減少了調(diào)用的開銷。你可以象調(diào)用函數(shù)一樣來調(diào)用內(nèi)聯(lián)函數(shù)，而不必?fù)?dān)心會產(chǎn)生于處理宏的一些問題。
聲明內(nèi)聯(lián)函數(shù)看上去和普通函數(shù)非常相似：
void f(int i, char c);
當(dāng)你定義一個內(nèi)聯(lián)函數(shù)時，在函數(shù)定義前加上 inline 關(guān)鍵字，并且將定義放入頭文件：
inline void f(int i, char c)
{
// ...
}
內(nèi)聯(lián)函數(shù)必須是和函數(shù)體的定義申明在一起，才有效。
像這樣的申明inline function(int i)是沒有效果的，編譯器只是把函數(shù)作為普通的函數(shù)申明，我們必須定義函數(shù)體。
inline int function(int i) {return i*i;}
這樣我們才算定義了一個內(nèi)聯(lián)函數(shù)。我們可以把它作為一般的函數(shù)一樣調(diào)用。但是執(zhí)行速度確比一般函數(shù)的執(zhí)行速度要快。
當(dāng)然，內(nèi)聯(lián)函數(shù)也有一定的局限性。就是函數(shù)中的執(zhí)行代碼不能太多了，如果，內(nèi)聯(lián)函數(shù)的函數(shù)體過大，一般的編譯器會放棄內(nèi)聯(lián)方式，而采用普通的方式調(diào)用函數(shù)。這樣，內(nèi)聯(lián)函數(shù)就和普通函數(shù)執(zhí)行效率一樣了。
有上面的兩者的特性，我們可以用內(nèi)聯(lián)函數(shù)完全取代預(yù)處理宏。
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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(jì)和一個書呆子是很有用的。只有書呆子才會讀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書呆子，那么應(yīng)試者最好希望自己不要知道答案。
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4、死循環(huán)（Infinite loops）
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(;;) （此處的判斷效率要低的多，在匯編代碼中看看？？？）
{
?
}
這個實(shí)現(xiàn)方式讓我為難，因?yàn)檫@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(jī)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。 （很多時候面試官關(guān)注你思考問題的方式，是否留意某些東西善于思考，可能并沒有對錯，只是偏好而已，比如memset和memcopy以及strcpy都能拷貝字符串，到底有什么區(qū)別呢？看你是否善于比較是否關(guān)注細(xì)節(jié)）
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第三個方案是用 goto （goto語句在C中是應(yīng)該盡量避免的，只在處理錯誤代碼時用）
Loop:
...
goto 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(jìn)入新領(lǐng)域的BASIC/FORTRAN程序員。
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5、數(shù)據(jù)聲明（Data declarations）?
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 integers）?
d)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 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 ?// 不是（int x），不需要具體的參數(shù)
h) int (*a[10])(int)（可以從e、g類比得到）; // An array of 10 pointers to ?functions that take an integer argument and return an integer?
人們經(jīng)常聲稱這里有幾個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，為了確定語法的正確性，我的確查了一下書。但是當(dāng)我被面試的時候，我期望被問到這個問題（或者相近的問題）。因?yàn)樵诒幻嬖嚨倪@段時間里，我確定我知道這個問題的答案。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，那么他又能為什么做準(zhǔn)備呢？
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6、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：
1)在函數(shù)體內(nèi)，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（該變量存放在靜態(tài)變量區(qū)）。
2) 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。
3) 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)試者能正確回答第一部分，一部分能正確回答第二部分，但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(diǎn)，因?yàn)樗@然不懂得本地化數(shù)據(jù)和代碼范圍的好處和重要性。
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考點(diǎn)：在嵌入式系統(tǒng)中，要時刻懂得移植的重要性，程序可能是很多程序員共同協(xié)作同時完成，在定義變量及函數(shù)的過程，可能會重名，這給系統(tǒng)的集成帶來麻煩，因此保證不沖突的辦法是顯示的表示此變量或者函數(shù)是本地的，static即可。
在Linux的模塊編程中，這一條很明顯，所有的函數(shù)和全局變量都要用static關(guān)鍵字聲明，將其作用域限制在本模塊內(nèi)部，與其他模塊共享的函數(shù)或者變量要EXPORT到內(nèi)核中。
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static關(guān)鍵字至少有下列n個作用：
（1）設(shè)置變量的存儲域，函數(shù)體內(nèi)static變量的作用范圍為該函數(shù)體，不同于auto變量，該變量的內(nèi)存只被分配一次，因此其值在下次調(diào)用時仍維持上次的值；
（2）限制變量的作用域，在模塊內(nèi)的static全局變量可以被模塊內(nèi)所用函數(shù)訪問，但不能被模塊外其它函數(shù)訪問；
（3）限制函數(shù)的作用域，在模塊內(nèi)的static函數(shù)只可被這一模塊內(nèi)的其它函數(shù)調(diào)用，這個函數(shù)的使用范圍被限制在聲明它的模塊內(nèi)；
（4）在類中的static成員變量意味著它為該類的所有實(shí)例所共享，也就是說當(dāng)某個類的實(shí)例修改了該靜態(tài)成員變量，其修改值為該類的其它所有實(shí)例所見；
（5）在類中的static成員函數(shù)屬于整個類所擁有，這個函數(shù)不接收this指針，因而只能訪問類的static成員變量。
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7、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)"（不是常數(shù)，可以是變量，只是你不能修改它），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，因此ESP(譯者：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只是一個修飾符，不管怎么樣a仍然是一個int型的變量
const int a;
int const a;
const int *a;
int * const a;
int const * a const;
本質(zhì)：const在誰后面誰就不可修改，const在最前面則將其后移一位即可，二者等效
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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，指向的整型數(shù)是不可修改的，但指針可以，此最常見于函數(shù)的參數(shù)，當(dāng)你只引用傳進(jìn)來指針?biāo)赶虻闹禃r應(yīng)該加上const修飾符，程序中修改編譯就不通過，可以減少程序的bug）。
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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（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）。
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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 ，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)非常有用的信息，實(shí)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。如果你曾花很多時間清理其它人留下的垃圾，你就會很快學(xué)會感謝這點(diǎn)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。）
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。簡而言之，這樣可以減少bug的出現(xiàn)。
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const關(guān)鍵字至少有下列n個作用：
（1）欲阻止一個變量被改變，可以使用const關(guān)鍵字。在定義該const變量時，通常需要對它進(jìn)行初始化，因?yàn)橐院缶蜎]有機(jī)會再去改變它了；
（2）對指針來說，可以指定指針本身為const，也可以指定指針?biāo)傅臄?shù)據(jù)為const，或二者同時指定為const；
（3）在一個函數(shù)聲明中，const可以修飾形參，表明它是一個輸入?yún)?shù)，在函數(shù)內(nèi)部不能改變其值；
（4）對于類的成員函數(shù)，若指定其為const類型，則表明其是一個常函數(shù)，不能修改類的成員變量；
（5）對于類的成員函數(shù)，有時候必須指定其返回值為const類型，以使得其返回值不為“左值”。例如：
const classA operator*(const classA& a1,const classA& a2);
operator*的返回結(jié)果必須是一個const對象。如果不是，這樣的變態(tài)代碼也不會編譯出錯：
classA a, b, c;
(a * b) = c; // 對a*b的結(jié)果賦值?
操作(a * b) = c顯然不符合編程者的初衷，也沒有任何意義。
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8、Volatile的使用
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（由于訪問寄存器的速度要快過RAM，所以編譯器一般都會作減少存取外部RAM的優(yōu)化）。下面是volatile變量的幾個例子：
1) 并行設(shè)備的硬件寄存器（如：狀態(tài)寄存器，通常在頭文件中將硬件寄存器地址define為某個意義明確的表達(dá)式）
2) 一個中斷服務(wù)子程序中會訪問到的非自動變量(Non-automatic variables，即static變量) ；在中斷服務(wù)程序中修改的供其他程序檢測用的變量需要加volatile聲明；否則編譯器可能對變量更新一次后每次都使用緩存值不再立即更新；
3) 多線程應(yīng)用中被幾個任務(wù)共享的變量（可能被多個線程隨時修改）
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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、RTOS等等打交道，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。
1)一個參數(shù)既可以是const還可以是volatile嗎？解釋為什么。
2); 一個指針可以是volatile 嗎？解釋為什么。
3); 下面的函數(shù)有什么錯誤：
int square(volatile int *ptr)
{
return *ptr * *ptr;
}
下面是答案：
1)是的。一個例子是只讀的狀態(tài)寄存器。它是volatile因?yàn)樗赡鼙灰庀氩坏降馗淖儭Ｋ莄onst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。一個例子是當(dāng)一個中斷服務(wù)子程序修改一個指向一個buffer的指針時。
3) 這段代碼有點(diǎn)變態(tài)。這段代碼的目的是用來返回指針*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*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 *ptr)?
{
int a;
a = *ptr;
return a * a;
}
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關(guān)于volatile關(guān)鍵字在中斷函數(shù)中的影響實(shí)例
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串口發(fā)送數(shù)據(jù)，中斷中對其檢測，當(dāng)中斷產(chǎn)生后，置接收標(biāo)志，主循環(huán)中檢測此主標(biāo)志，未用valotile修飾時，編譯結(jié)果如下：
?
? ?[0xe59f41bc] ? ldr ? ? ?r4，0x30203378 ; = #0x302096f0
0x302031b8 [0xe5d40000] ? ldrb ? ? r0，[r4，#0]
while(!uart1_rxFlag); ?//uart1_rxFlag為全局變量，在串口接收中斷中置1
0x302031bc [0xe3500000] ? cmp ? ? ?r0，#0
0x302031c0 [0x0afffffd] ? beq ? ? ?0x302031bc; (Can_Int_Test + 0x17c)
即編譯器對其進(jìn)行了優(yōu)化，讀取一次uart1_rxFlag的值之后，將其存放在寄存器r0中，比較后，條件不滿足，繼續(xù)等待，但未重新取存儲器中uart1_rxFlag的值，此時即使中斷服務(wù)函數(shù)中修改了uart1_rxFlag的值，比較處仍然不能發(fā)現(xiàn)，就出現(xiàn)了無論如何程序就停在此處的問題。
?
// 加了volatile關(guān)鍵字后，編譯的結(jié)果
?302031b4 ?ldr ? ? ?r4，0x30203378 ; = #0x302096f0
? ? while(uart1_rxFlag == 0);
302031b8 [0xe5d40000] ? ldrb ? ? r0，[r4，#0]
302031bc [0xe3500000] ? cmp ? ? ?r0，#0
302031c0 [0x0afffffc] ? beq ? ? ?0x302031b8 ?; (Can_Int_Test + 0x288)
添加了關(guān)鍵字后，比較不等，跳轉(zhuǎn)到重新取存儲器中的uart1_rxFlag，因此任何時候uart1_rxFlag的值都是最新的。
一定程度的優(yōu)化，去掉了讀取uart1_rxFlag地址的語句。
?
? ? ?定義一個易失性變量，編譯器有一種技術(shù)叫數(shù)據(jù)流分析，分析程序中的變量在哪里被賦值、在哪里使用、在哪里失效，分析結(jié)果可以用于常量合并，常量傳播等優(yōu)化。當(dāng)編譯器檢查到代碼沒有修改字段的值，就有可能在你訪問字段時提供上次訪問的緩存值，這能夠提高程序的效率，但有時這些優(yōu)化會帶來問題，不是我們程序所需要的，特點(diǎn)是對硬件寄存器操作的程序，這時可以用volatile關(guān)鍵字禁止做這些優(yōu)化。
?
多任務(wù)環(huán)境下各任務(wù)間共享的標(biāo)志應(yīng)該加voatile關(guān)鍵字：在多線程訪問某字段時，代碼希望這些訪問能夠操作（讀取）到字段的最新值，同時寫到變量的操作能立即更新；對字段加上volatile關(guān)鍵字，那么對該字段的任何請求（讀/寫）都會立刻得到執(zhí)行。
9、位操作（Bit manipulation）?
嵌入式系統(tǒng)總是要用戶對變量或寄存器進(jìn)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)
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，同時也保證了的你的代碼是不可重用的。
3) 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) （采用宏將數(shù)字定義為有意義的BIT3，明確，不易出錯，改起來方便）
static int a;
void set_bit3(void)?
{
a |= BIT3;
}
void clear_bit3(void)?
{
a &= ~BIT3;
}
?
一些人喜歡為設(shè)置和清除值而定義一個掩碼（待操作位全1，其余位全0的數(shù)，對于某個意義靠多位同時表示的最好帶上掩碼，隔離其他位的影響）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(diǎn)：說明常數(shù)、|=和&=~操作，先取反再&是對某位清0的最好操作。
?
考點(diǎn)：
在嵌入式系統(tǒng)中，時刻要關(guān)注移植性，具體的程序中不要出現(xiàn)具體的數(shù)字，這些數(shù)字都應(yīng)該define成某個有意義的符號，可讀性可移植性都很強(qiáng)，比如
#define BIT(x) (0x1 << (x))
X作為參數(shù)可以很方便的對任意位進(jìn)行操作，意義明確，更改替換方便
?
10、訪問固定的內(nèi)存位置（Accessing fixed memory locations）?
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(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。
?
在嵌入式系統(tǒng)中，對于大量此類型數(shù)據(jù)如硬件寄存器應(yīng)該采用如下方式
typedef volatile unsigned int HARD_REG;
#define REG_NAME ?(*(HARD_REG *)ADDR)
即將ADDR強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為一個指向HARD_REG類型數(shù)據(jù)的指針，*HARD_REG為volatile的無符號整型數(shù)
?
11、中斷（Interrupts）?
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。其代表事實(shí)是，產(chǎn)生了一個新的關(guān)鍵字 __interrupt（51即如此）。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(ISR)，請?jiān)u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（前提是非操作系統(tǒng)下的中斷服務(wù)函數(shù)）：
1)ISR 不能返回一個值（都應(yīng)該為void類型）。如果你不懂這個，那么你不會被雇用的。
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/編譯器需要讓額外的寄存器入棧，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。
///
另外中斷服務(wù)程序是運(yùn)行在內(nèi)核態(tài)的（linux），內(nèi)核通常是不支持浮點(diǎn)運(yùn)算的。
http://access911.net/n/doc1.asp?mode=a&aid=4750647
內(nèi)核中的printk和標(biāo)準(zhǔn)庫的printf不一樣，前者因?yàn)橛蓛?nèi)核直接實(shí)現(xiàn)，不能支持浮點(diǎn)。
在＜linux內(nèi)核設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)＞的第一章中內(nèi)核開發(fā)的特點(diǎn)一小節(jié)里就有比較了內(nèi)核開發(fā)與應(yīng)用開發(fā)的差異。其中一點(diǎn)就是內(nèi)核編程時浮點(diǎn)數(shù)的問題，書中有一句話是：內(nèi)核編程時浮點(diǎn)數(shù)很難使用
因?yàn)闆]有浮點(diǎn)單元,內(nèi)核要支持浮點(diǎn)必須把內(nèi)核以soft-float 方式重新編譯,其連接所有的庫也都要用soft-float 方式編譯.
否則另外一種方式使用整數(shù)定義浮點(diǎn)類型加浮點(diǎn)預(yù)算庫完成你的工作,
?
http://topic.csdn.net/u/20070417/16/a4b56569-228c-4b70-b5ab-30ee61c99a3d.html
如果你的內(nèi)核里編譯進(jìn)了浮點(diǎn)支持，那么是可以的。要不內(nèi)核或是模塊不能用float或是double內(nèi)型的變量或函數(shù)
?
在配置內(nèi)核的時候把浮點(diǎn)模擬器選上，應(yīng)該是可以支持的，但是速度非常慢。?
我曾經(jīng)遇到過，硬件明明支持浮點(diǎn)運(yùn)算的FPU，但是編譯內(nèi)核的時候選上了浮點(diǎn)模擬器，結(jié)果所有的應(yīng)用程序的浮點(diǎn)運(yùn)算速度都非常慢。所以我懷疑要支持浮點(diǎn)只要編譯內(nèi)核的時候選上，對于應(yīng)用程序不需要怎么關(guān)心。
///
?
4) 與第三點(diǎn)一脈相承，printf()經(jīng)常有重入和性能上的問題。如果你丟掉了第三和第四點(diǎn)，我不會太為難你的。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。
?
12、符號擴(kuò)展的代碼例子（Code examples）
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");
}
Vc6.0測試情況
void main(void)
{
? ? ? ?unsigned int a = 6;
? ? ? ?int b = -20;
? ? ? ?printf("unsigned int a + int b = %x/n", (a + b));
?
}
?
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，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"。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(jì)算出的結(jié)果大于6。這一點(diǎn)對于頻繁用到無符號數(shù)據(jù)類型的嵌入式系統(tǒng)（硬件寄存器的值全部是無符號的）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、處理器字長導(dǎo)致的數(shù)據(jù)擴(kuò)展問題
評價下面的代碼片斷：
unsigned int zero = 0;
unsigned int compzero = 0xFFFF; ?
0的補(bǔ)碼為全1的數(shù)
對于一個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;
這一問題真正能揭露出應(yīng)試者是否懂得處理器字長的重要性（嵌入式平臺可能是8、16、32的，移植的角度來說寫出固定的0xFFFF是不對的）。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（很重要哦，面試者關(guān)注的是你思考問題解決問題的過程，當(dāng)你不知道答案時千萬千萬不要猜一個答案給他，因?yàn)楝F(xiàn)在不是選擇題，面試官要的是過程，你只需要將你考慮問題的過程說明白就OK了），而不是答案。不管如何，你就當(dāng)是這個娛樂吧...
?
14、動態(tài)內(nèi)存分配（Dynamic memory allocation）?
盡管不像非嵌入式計(jì)算機(jī)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 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)) == NULL)?
puts("Got a null pointer");
else
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（因?yàn)槿绻暾埵?#xff0c;則程序處理認(rèn)為內(nèi)存不足了，一般會終止程序，是很嚴(yán)重的問題？）。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。
返回一個控指針還是指向 0 字節(jié)的指針甚至指向一個可以操作的指針？
（取決于系統(tǒng)平臺的實(shí)現(xiàn)，C99及其他標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可以不同的）
malloc(0) in glibc returns a valid pointer to something(!?!?) while in uClibc calling malloc(0) returns a NULL. The behavior of malloc(0) is listed as implementation-defined by SuSv3, so both libraries are equally correct. This difference also applies to realloc(NULL, 0). I personally feel glibc's behavior is not particularly safe. To enable glibc behavior, one has to explicitly enable the MALLOC_GLIBC_COMPAT option.
?
15、用Typedef構(gòu)造復(fù)合類型?
在C語言中頻繁用以聲明一個已經(jīng)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)脑蚺?#xff0c;而不是猜，如果你沒有原因，說不會比猜一個答案要好的多，記住啊，說話是要講根據(jù)的）是應(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(kuò)展為
struct s * p1, p2;
上面的代碼定義p1為一個指向結(jié)構(gòu)的指，p2為一個實(shí)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。
?
16、晦澀的語法及代碼風(fēng)格
C語言同意一些令人震驚的結(jié)構(gòu),下面的結(jié)構(gòu)是合法的嗎，如果是它做些什么？
int a = 5, b = 7, c;
c = a+++b;
這個問題將做為這個測驗(yàn)的一個愉快的結(jié)尾。不管你相不相信，上面的例子是完全合乎語法的。問題是編譯器如何處理它？水平不高的編譯作者實(shí)際上會爭論這個問題，編譯器應(yīng)盡可能多的從左至右將若干個字符組成一個運(yùn)算符。因此，上面的代碼被處理成：c = a++ + b;
逗號表達(dá)式依次對每個表達(dá)式計(jì)算，最后的結(jié)果為最后一個表達(dá)式的值
因此, 這段代碼執(zhí)行后a = 6, b = 7, c = 12。
如果你知道答案，或猜出正確答案，做得好。如果你不知道答案，我也不把這個當(dāng)作問題。我發(fā)現(xiàn)這個問題的最大好處是這是一個關(guān)于代碼編寫風(fēng)格（要明確的加上括號，避免歧義或者編譯器不同帶來的差異），代碼的可讀性，代碼的可修改性的好的話題。
?
注：引出代碼風(fēng)格的問題正是作者問此問題的目的，這告訴我們要揣摩面試管每個問題背后隱藏的考查點(diǎn)，能夠趁機(jī)發(fā)揮下就大功告成了！
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的嵌入式程序员面试时应该知道的16个问题的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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