爱不会绝迹嵌入式经典面试题解读

2021年1月21日发(作者：严翼)
C
语言测试是招聘嵌入式系统程序员过程中必须而且有效的方法。
这些年，
我 既参加也组织
了许多这种测试，在这过程中我意识到这些测试能为带面试者和被面试者提供许多有用信< br>息，此外，撇开面试的压力不谈，这种测试也是相当有趣的。

从 被面试者的角度来讲，
你能了解许多关于出题者或监考者的情况。
这个测试只是出题者为
显示其对
ANSI
标准细节的知识而不是技术技巧而设计吗？这个愚蠢的问题吗？如要你答< br>出某个字符的
ASCII
值。这些问题着重考察你的系统调用和内存分配策略方面的能力 吗？
这标志着出题者也许花时间在微机上而不上在嵌入式系统上。如果上述任何问题的答案是
< br>是

的话，那么我知道我得认真考虑我是否应该去做这份工作。

从面试 者的角度来讲，
一个测试也许能从多方面揭示应试者的素质：
最基本的，
你能了解应< br>试者
C
语言的水平。不管怎么样，看一下这人如何回答他不会的问题也是满有趣。应试者
是以好的直觉做出明智的选择，还是只是瞎蒙呢？当应试者在某个问题上卡住时是找借口
呢，< br>还是表现出对问题的真正的好奇心，
把这看成学习的机会呢？我发现这些信息与他们的
测 试成绩一样有用。

有了这些想法，
我决定出一些真正针对嵌入式系统的考题，
希望这些令人头痛的考题能给正
在找工作的人一点帮住。
这些问题都是我这些年实际碰到的。
其中有些题很难，
但它们应该
都能给你一点启迪。

这个测试适于不 同水平的应试者，
大多数初级水平的应试者的成绩会很差，
经验丰富的程序
员应该有很 好的成绩。
为了让你能自己决定某些问题的偏好，
每个问题没有分配分数，
如果
选择这些考题为你所用，请自行按你的意思分配分数。


预处理器（
Preprocessor
）

1 .
用预处理指令
#define
声明一个常数，用以表明
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：

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

?;
懂得 预处理器将为你计算常数表达式的值，因此，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。

?;
意识到这个表达式将使一个
16
位机的整型数溢出
-
因此要用到长整型符号
L,
告诉编译器
这个常 数是的长整型数。

?;
如果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：

?;
标识
#define
在宏中应用的基本知识。这是很重要的，因为直到 嵌入
(inline)
操作符变为标
准
C
的一部分，宏是方便产生嵌 入代码的唯一方法，对于嵌入式系统来说，为了能达到要
求的性能，嵌入代码经常是必须的方法。

?;
三重条件操作符的知识。这个操作符存在
C
语言中的原因是它使得 编译器能产生比
if-then-else
更优化的代码，了解这个用法是很重要的。

?;
懂得在宏中小心地把参数用括号括起来

?;
我也用这个问 题开始讨论宏的副作用，
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？

#error
停止编译并显示错误信息


如果你不知道答案，请看参考文献
1< br>。这问题对区分一个正常的伙计和一个书呆子是很有用
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。当然如果你不是在找
一个书呆子，那么应试者最好希望自己不 要知道答案。

死循环（
Infinite loops
）



4.
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？

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(;;)
{
;}
这个实现方式让我为难，
因为这个语法没有确切表达到底怎么回事。
如 果一个应试者给出这
个作为方案，
我将用这个作为一个机会去探究他们这样做的基本原理。如果他们的基本答案
是：

我被教着这样做，但从没有想到过为什么。
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，< br>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

等价于
int *(a[10]);
f) int (*a)[10]; // A pointer to an array of 10 integers

g)
int
(*max_function)(int
a);
//
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
人们经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，我同意这种说法。
当我写
这篇文章时，为了确定语法的正确性，我的确查了一下书。但是当 我被面试的时候，我期望
被问到这个问题（或者相近的问题）
。因为在被面试的这段时间里，我 确定我知道这个问题
的答案。应试者如果不知道所有的答案（或至少大部分答案）
，那么也就没 有为这次面试做
准备，如果该面试者没有为这次面试做准备，那么他又能为什么出准备呢？



6.
关键字
static
的作用是什么？

在
C
语言中，关键字
static
有三个明显的作用：
< br>一旦声明为静态变量
,
在编译时刻开始永远存在
,
不受作用域范围约束
,
但是如果是局部静态
变量
,
则此静态变量只能在局部作用域内使用
,
超出范围不能使用
,
但是它确实还占用内存
,
还
存在
.
?;
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。

?;
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< br>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，很少人能懂得第三部分。
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。



7
．关键字
const
有什么含意？

总结：
1< br>）只读。
2
）使用关键字
const
也许能产生更紧凑的代码。
3
）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。

我只要一听到被面试者说：

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
已经在他的文章里完全概括了
co nst
的所有用法，因此
ESP(
译者：
Embedded
Systems
Programming)
的每一位读者应该非常熟悉
co nst
能做什么和不能做什么
.
如果你从没
有读到那篇文章，
只要能 说出
const
意味着

只读

就可以了。
尽管这个答 案不是完全的答案，
但我接受它作为一个正确的答案。
（如果你想知道更详细的答案，仔细读一 下
Saks
的文章
吧。
）

如果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;
/******/
前两个的作用是一样，
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，
但指针可以）
。

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可以修改的，
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）
。

如果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 使不用关键字
const
，也还是能很容易写出功能正确的程序，那么我为什么还要
如 此看重关键字
const
呢？我也如下的几下理由：

?;
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。如果你曾花很多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。
（当然，懂得用
const
的程序员很少会 留下的垃圾让
别人来清理的。
）

?;
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。

?;
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。




8.
关键字
volatile
有什么含意
?
并给出三个不同的例子。

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：

?;
并行设备的硬件寄存器（如：状态寄存器）

?;
一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量
(Non-automatic variables)
?;
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。搞嵌入式的家伙们经常同硬件、中断、
RTOS
等等打交道，所有这些都要求
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
下这家伙是不是直正懂得
volatile
完全的重要性。

?;
一个参数既可以是
const
还可以是
volatile吗？解释为什么。

?;
一个指针可以是
volatile
吗？解释为什么。

?;
下面的函数有什么错误：
int square(volatile int *ptr){return *ptr * *ptr;}
下面是答案：

?;
是的。一个例子是只读的状态寄存器。它是
v olatile
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。

?;
是的。尽管这并不很常见。一个例子是当一个中断服务子程序修改一 个指向一个
buffer
的指针时。

?;
这段代码有点变态。这 段代码的目的是用来返回指针
*ptr
指向值的平方，但是，由于
*ptr