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2016年嵌入式工程師面試題及答案「精選」
1 . 用預處理指令#define 聲明一個(gè)常數，用以表明1年中有多少秒(忽略閏年問(wèn)題)
#define SECONDS_PER_YEAR (60 * 60 * 24 * 365)UL
我在這想看到幾件事情：
1) #define 語(yǔ)法的基本知識(例如：不能以分號結束，括號的使用，等等)
2) 懂得預處理器將為你計算常數表達式的值，因此直接寫(xiě)出你如何計算一年中有多少秒而不是計算出實(shí)際的值，是更清晰而沒(méi)有代價(jià)的。
3) 意識到這個(gè)表達式將使一個(gè)16位機的整型數溢出-因此要用到長(cháng)整型符號L,告訴編譯器這個(gè)常數是的長(cháng)整型數。
4) 如果你在你的表達式中用到UL(表示無(wú)符號長(cháng)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(xiě)一個(gè)"標準"宏MIN ，這個(gè)宏輸入兩個(gè)參數并返回較小的一個(gè)。
#define MIN(A,B) ((A) <= (B) ? (A) : (B))
這個(gè)測試是為下面的目的而設的：
1) 標識#define在宏中應用的基本知識。這是很重要的。因為在 嵌入(inline)操作符 變?yōu)闃藴蔆的一部分之前，宏是方便產(chǎn)生嵌入代碼的唯一方法，對于嵌入式系統來(lái)說(shuō)，為了能達到要求的性能，嵌入代碼經(jīng)常是必須的方法。
2) 三重條件操作符的知識。這個(gè)操作符存在C語(yǔ)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用括號括起來(lái)
4) 我也用這個(gè)問(wèn)題開(kāi)始討論宏的副作用，例如：當你寫(xiě)下面的代碼時(shí)會(huì )發(fā)生什么事?
least = MIN(*p++, b);
3. 預處理器標識#error的目的是什么?
如果你不知道答案，請看參考文獻1。這問(wèn)題對區分一個(gè)正常的伙計和一個(gè)書(shū)呆子是很有用的。只有書(shū)呆子才會(huì )讀C語(yǔ)言課本的附錄去找出象這種問(wèn)題的答案。當然如果你不是在找一個(gè)書(shū)呆子，那么應試者最好希望自己不要知道答案。
死循環(huán)(Infinite loops)
4. 嵌入式系統中經(jīng)常要用到無(wú)限循環(huán)，你怎么樣用C編寫(xiě)死循環(huán)呢?
這個(gè)問(wèn)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)現方式讓我為難，因為這個(gè)語(yǔ)法沒(méi)有確切表達到底怎么回事。如果一個(gè)應試者給出這個(gè)作為方案，我將用這個(gè)作為一個(gè)機會(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(zhù)這樣做，但從沒(méi)有想到過(guò)為什么。"這會(huì )給我留下一個(gè)壞印象。
第三個(gè)方案是用 goto
Loop:
...
goto Loop;
應試者如給出上面的方案，這說(shuō)明或者他是一個(gè)匯編語(yǔ)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。
數據聲明(Data declarations)
5. 用變量a給出下面的定義
a) 一個(gè)整型數(An integer)
b)一個(gè)指向整型數的指針( A pointer to an integer)
c)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( A pointer to a pointer to an intege)r
d)一個(gè)有10個(gè)整型數的數組( An array of 10 integers)
e) 一個(gè)有10個(gè)指針的數組，該指針是指向一個(gè)整型數的。(An array of 10 pointers to integers)
f) 一個(gè)指向有10個(gè)整型數數組的指針( A pointer to an array of 10 integers)
g) 一個(gè)指向函數的指針，該函數有一個(gè)整型參數并返回一個(gè)整型數(A pointer to a function that takes an integer as an argument and returns an integer)
h) 一個(gè)有10個(gè)指針的數組，該指針指向一個(gè)函數，該函數有一個(gè)整型參數并返回一個(gè)整型數( 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
人們經(jīng)常聲稱(chēng)這里有幾個(gè)問(wèn)題是那種要翻一下書(shū)才能回答的問(wèn)題，我同意這種說(shuō)法。當我寫(xiě)這篇文章時(shí)，為了確定語(yǔ)法的正確性，我的確查了一下書(shū)。但是當我被面試的時(shí)候，我期望被問(wèn)到這個(gè)問(wèn)題(或者相近的問(wèn)題)。因為在被面試的這段時(shí)間里，我確定我知道這個(gè)問(wèn)題的答案。應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(méi)有為這次面試做準備，如果該面試者沒(méi)有為這次面試做準備，那么他又能為什么出準備呢?
Static
6. 關(guān)鍵字static的作用是什么?
這個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題很少有人能回答完全。在C語(yǔ)言中，關(guān)鍵字static有三個(gè)明顯的作用：
1) 在函數體，一個(gè)被聲明為靜態(tài)的變量在這一函數被調用過(guò)程中維持其值不變。
2) 在模塊內(但在函數體外)，一個(gè)被聲明為靜態(tài)的變量可以被模塊內所用函數訪(fǎng)問(wèn)，但不能被模塊外其它函數訪(fǎng)問(wèn)。它是一個(gè)本地的全局變量。
3) 在模塊內，一個(gè)被聲明為靜態(tài)的函數只可被這一模塊內的其它函數調用。那就是，這個(gè)函數被限制在聲明它的模塊的本地范圍內使用。
大多數應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)應試者的嚴重的缺點(diǎn)，因為他顯然不懂得本地化數據和代碼范圍的好處和重要性。
Const
7.關(guān)鍵字const有什么含意?
我只要一聽(tīng)到被面試者說(shuō)："const意味著(zhù)常數"，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 Systems Programming)的每一位讀者應該非常熟悉const能做什么和不能做什么.如果你從沒(méi)有讀到那篇文章，只要能說(shuō)出const意味著(zhù)"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的答案，仔細讀一下Saks的文章吧。)
如果應試者能正確回答這個(gè)問(wèn)題，我將問(wèn)他一個(gè)附加的問(wèn)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。第三個(gè)意味著(zhù)a是一個(gè)指向常整型數的指針(也就是，整型數是不可修改的，但指針可以)。第四個(gè)意思a是一個(gè)指向整型數的常指針(也就是說(shuō)，指針指向的整型數是可以修改的，但指針是不可修改的)。最后一個(gè)意味著(zhù)a是一個(gè)指向常整型數的常指針(也就是說(shuō)，指針指向的整型數是不可修改的，同時(shí)指針也是不可修改的)。如果應試者能正確回答這些問(wèn)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(wèn)，即使不用關(guān)鍵字 const，也還是能很容易寫(xiě)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非常有用的信息，實(shí)際上，聲明一個(gè)參數為常量是為了告訴了用戶(hù)這個(gè)參數的應用目的。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。(當然，懂得用const的程序員很少會(huì )留下的垃圾讓別人來(lái)清理的。)
2) 通過(guò)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那些不希望被改變的參數，防止其被無(wú)意的代碼修改。簡(jiǎn)而言之，這樣可以減少bug的出現。
8. 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(shuō)這變量可能會(huì )被意想不到地改變，這樣，編譯器就不會(huì )去假設這個(gè)變量的值了。精確地說(shuō)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(fǎng)問(wèn)到的非自動(dòng)變量(Non-automatic variables)
3) 多線(xiàn)程應用中被幾個(gè)任務(wù)共享的變量
回答不出這個(gè)問(wèn)題的人是不會(huì )被雇傭的。我認為這是區分C程序員和嵌入式系統程序員的最基本的問(wèn)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的內容將會(huì )帶來(lái)災難。
假設被面試者正確地回答了這是問(wèn)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) 下面的函數有什么錯誤：
int square(volatile int *ptr)
{
return *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因為它可能被意想不到地改變。它是const因為程序不應該試圖去修改它。
2) 是的。盡管這并不很常見(jiàn)。一個(gè)例子是當一個(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(lái)返指針*ptr指向值的平方，但是，由于*ptr指向一個(gè)volatile型參數，編譯器將產(chǎn)生類(lèi)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. 嵌入式系統總是要用戶(hù)對變量或寄存器進(jìn)行位操作。給定一個(gè)整型變量a，寫(xiě)兩段代碼，第一個(gè)設置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。
對這個(gè)問(wèn)題有三種基本的反應
1) 不知道如何下手。該被面者從沒(méi)做過(guò)任何嵌入式系統的工作。
2) 用bit fields。Bit fields是被扔到C語(yǔ)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為其較復雜的通信芯片寫(xiě)的驅動(dòng)程序，它用到了bit fields因此完全對我無(wú)用，因為我的編譯器用其它的方式來(lái)實(shí)現bit fields的。從道德講：永遠不要讓一個(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 clear_bit3(void)
{
a &= ~BIT3;
}
一些人喜歡為設置和清除值而定義一個(gè)掩碼同時(shí)定義一些說(shuō)明常數，這也是可以接受的。我希望看到幾個(gè)要點(diǎn)：說(shuō)明常數、|=和&=~操作。
訪(fǎng)問(wèn)固定的內存位置(Accessing fixed memory locations)
10. 嵌入式系統經(jīng)常具有要求程序員去訪(fǎng)問(wèn)某特定的內存位置的特點(diǎn)。在某工程中，要求設置一絕對地址為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(xiě)代碼去完成這一任務(wù)。
這一問(wèn)題測試你是否知道為了訪(fǎng)問(wèn)一絕對地址把一個(gè)整型數強制轉換(typecast)為一指針是合法的。這一問(wèn)題的實(shí)現方式隨著(zhù)個(gè)人風(fēng)格不同而不同。典型的類(lèi)似代碼如下：
int *ptr;
ptr = (int *)0x67a9;
*ptr = 0xaa55;
A more obscure approach 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. 中斷是嵌入式系統中重要的組成部分，這導致了很多編譯開(kāi)發(fā)商提供一種擴展—讓標準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(gè)函數有太多的錯誤了，以至讓人不知從何說(shuō)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。如果你沒(méi)有看到這一點(diǎn)，你被雇用的機會(huì )等同第一項。
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)運算。此外，ISR應該是短而有效率的，在ISR中做浮點(diǎn)運算是不明智的。
4) 與第三點(diǎn)一脈相承，printf()經(jīng)常有重入和性能上的問(wèn)題。如果你丟掉了第三和第四點(diǎn)，我不會(huì )太為難你的。不用說(shuō)，如果你能得到后兩點(diǎn)，那么你的被雇用前景越來(lái)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(gè)問(wèn)題測試你是否懂得C語(yǔ)言中的整數自動(dòng)轉換原則，我發(fā)現有些開(kāi)發(fā)者懂得極少這些東西。不管如何，這無(wú)符號整型問(wèn)題的答案是輸出是 ">6"。原因是當表達式中存在有符號類(lèi)型和無(wú)符號類(lèi)型時(shí)所有的操作數都自動(dòng)轉換為無(wú)符號類(lèi)型。因此-20變成了一個(gè)非常大的正整數，所以該表達式計算出的結果大于6。這一點(diǎn)對于應當頻繁用到無(wú)符號數據類(lèi)型的嵌入式系統來(lái)說(shuō)是豐常重要的。如果你答錯了這個(gè)問(wèn)題，你也就到了得不到這份工作的邊緣。
13. 評價(jià)下面的代碼片斷：
unsigned int zero = 0;
unsigned int compzero = 0xFFFF;
/*1''s complement of zero */
對于一個(gè)int型不是16位的處理器為說(shuō)，上面的代碼是不正確的。應編寫(xiě)如下：
unsigned int compzero = ~0;
這一問(wèn)題真正能揭露出應試者是否懂得處理器字長(cháng)的重要性。在我的經(jīng)驗里，好的嵌入式程序員非常準確地明白硬件的細節和它的局限，然而PC機程序往往把硬件作為一個(gè)無(wú)法避免的煩惱。
到了這個(gè)階段，應試者或者完全垂頭喪氣了或者信心滿(mǎn)滿(mǎn)志在必得。如果顯然應試者不是很好，那么這個(gè)測試就在這里結束了。但如果顯然應試者做得不錯，那么我就扔出下面的追加問(wèn)題，這些問(wèn)題是比較難的，我想僅僅非常優(yōu)秀的應試者能做得不錯。提出這些問(wèn)題，我希望更多看到應試者應付問(wèn)題的方法，而不是答案。不管如何，你就當是這個(gè)娛樂(lè )吧...
動(dòng)態(tài)內存分配(Dynamic memory allocation)
14. 盡管不像非嵌入式計算機那么常見(jiàn)，嵌入式系統還是有從堆(heap)中動(dòng)態(tài)分配內存的過(guò)程的。那么嵌入式系統中，動(dòng)態(tài)分配內存可能發(fā)生的問(wèn)題是什么?
這里，我期望應試者能提到內存碎片，碎片收集的問(wèn)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(guò)了(主要是 P.J. Plauger, 他的解釋遠遠超過(guò)我這里能提到的任何解釋)，所有回過(guò)頭看一下這些雜志吧!讓?xiě)囌哌M(jìn)入一種虛假的安全感覺(jué)后，我拿出這么一個(gè)小節目：
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(gè)有趣的問(wèn)題。最近在我的一個(gè)同事不經(jīng)意把0值傳給了函數malloc，得到了一個(gè)合法的指針之后，我才想到這個(gè)問(wèn)題。這就是上面的代碼，該代碼的輸出是"Got a valid pointer"。我用這個(gè)來(lái)開(kāi)始討論這樣的一問(wèn)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(wèn)題的方法和你做決定的基本原理更重要些。
Typedef
15 Typedef 在C語(yǔ)言中頻繁用以聲明一個(gè)已經(jīng)存在的數據類(lèi)型的同義字。也可以用預處理器做類(lèi)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(gè)指向結構s指針。哪種方法更好呢?(如果有的話(huà))為什么?
這是一個(gè)非常微妙的問(wèn)題，任何人答對這個(gè)問(wèn)題(正當的原因)是應當被恭喜的。答案是：typedef更好。思考下面的例子：
dPS p1,p2;
tPS p3,p4;
第一個(gè)擴展為
struct s * p1, p2;
.
上面的代碼定義p1為一個(gè)指向結構的指，p2為一個(gè)實(shí)際的結構，這也許不是你想要的。第二個(gè)例子正確地定義了p3 和p4 兩個(gè)指針。
晦澀的語(yǔ)法
16 . C語(yǔ)言同意一些令人震驚的結構,下面的結構是合法的嗎，如果是它做些什么?
int a = 5, b = 7, c;
c = a+++b;
這個(gè)問(wèn)題將做為這個(gè)測驗的一個(gè)愉快的結尾。不管你相不相信，上面的例子是完全合乎語(yǔ)法的。問(wèn)題是編譯器如何處理它?水平不高的編譯作者實(shí)際上會(huì )爭論這個(gè)問(wèn)題，根據最處理原則，編譯器應當能處理盡可能所有合法的用法。因此，上面的代碼被處理成：
c = a++ + b;
因此, 這段代碼持行后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(gè)當作問(wèn)題。我發(fā)現這個(gè)問(wèn)題的最大好處是這是一個(gè)關(guān)于代碼編寫(xiě)風(fēng)格，代碼的可讀性，代碼的可修改性的好的話(huà)題。
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