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C语言程序知识库
作者:   来源:    时间:2015-01-14 10:17:14    字体:[大] [中] [小]

1、关键字static的作用是什么? 

这个简单的问题很少有人能回答完全。在C语言中,关键字static有三个明显的作用: 

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。 

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,同是很少的人能懂得第三部分。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。

 

2、程序的内存分配 

答:一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分 

1、栈区(stack)—由编译器自动分配释放,存放函数的参数值,局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。 

2、堆区(heap)—一般由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表,呵呵。 3、全局区(静态区)(static)—全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域,未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后由系统释放。 

4、文字常量区—常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放。 5、程序代码区—存放函数体的二进制代码  

例子程序 

这是一个前辈写的,非常详细

 //main.cpp 

  int a=0;    //全局初始化区   

char *p1;   //全局未初始化区 

  main()  

 { 

   Int b;栈 

   char s[]="abc";   //栈    

char *p2;         //栈 

   char *p3="123456";   //123456\0在常量区,p3在栈上。    

static int c=0;   //全局(静态)初始化区 

   p1 = (char*)malloc(10); 

   p2 = (char*)malloc(20);   //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。 

   strcpy(p1,"123456");   //123456\0放在常量区,编译器可能会将它与p3所向"123456"优化成一个地方。 

 

3、解释堆和栈的区别 

答:堆(heap)和栈(stack)的区别 

(1)申请方式 

stack:由系统自动分配。例如,声明在函数中一个局部变量int b;系统自动在栈中为b开辟空间 heap:需要程序员自己申请,并指明大小,在c中malloc函数 如p1=(char*)malloc(10); 在C++中用new运算符 如p2=(char*)malloc(10); 

但是注意p1、p2本身是在栈中的。 

(2)申请后系统的响应

 栈:只要栈的剩余空间大于所申请空间,系统将为程序提供内存,否则将报异常提示栈溢出。 

堆:首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表,当系统收到程序的申请时, 会遍历该链表,寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点,然后将该结点从空闲结点链表中删除,并将该结点的空间分配给程序,另外,对于大多数系统,会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小,这样,代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外,由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小,系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。 

(3)申请大小的限制 

栈:在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的,在WINDOWS下,栈的大小是2M(也有的说是1M,总之是一个编译时就确定的常数),如果申请的空间超过栈的剩余空间时,将提示overflow。因此,能从栈获得的空间较小。 

堆:堆是向高地址扩展的数据结构,是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的,自然是不连续的,而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见,堆获得的空间比较灵活,也比较大。 

(4)申请效率的比较: 

栈:由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。 

堆:是由new分配的内存,一般速度比较慢,而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便. 另外,在WINDOWS下,最好的方式是用Virtual Alloc分配内存,他不是在堆,也不是在栈,而是直接在进程的地址空间中保留一块内存,虽然用起来最不方便。但是速度快,也最灵活。 

(5)堆和栈中的存储内容 

栈:在函数调用时,第一个进栈的是主函数中后的下一条指令(函数调用语句的下一条可执行语句)的地址,然后是函数的各个参数,在大多数的C编译器中,参数是由右往左入栈的,然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。 当本次函数调用结束后,局部变量先出栈,然后是参数,最后栈顶指针指向最开始存的地址,也就是主函数中的下一条指令,程序由该点继续运行。 

堆:一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容由程序员安排。 

(6)存取效率的比较 

char s1[]="aaaaaaaaaaaaaaa"; 

char *s2="bbbbbbbbbbbbbbbbb"; 

aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的; 

而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的; 

但是,在以后的存取中,在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。

 比如: 

void main() 

char a=1; 

char c[]="1234567890"; 

char *p="1234567890"; 

a = c[1]; 

a = p[1]; 

return ; 

对应的汇编代码 

10:a=c[1]; 

004010678A4DF1movcl,byteptr[ebp-0Fh] 

0040106A884DFCmovbyteptr[ebp-4],cl 

11:a=p[1]; 

0040106D8B55ECmovedx,dwordptr[ebp-14h] 

004010708A4201moval,byteptr[edx+1] 

004010738845FCmovbyteptr[ebp-4],al 

第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中,而第二种则要先把指针值读到edx中,在根据edx读取字符,显然慢了。

 

4、关键字volatile有什么含意 并给出三个不同的例子。 

答: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: 

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。嵌入式系统程序员经常同硬件、中断、RTOS等等打交道,所用这些都要求volatile变量。不懂得volatile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,怀疑这否会是这样),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。 

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

2). 一个指针可以是volatile 吗?解释为什么。 

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。 

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). 这段代码的有个恶作剧。这段代码的目的是用来返指针*ptr指向值的平方,但是,由于*ptr指向一个volatile型参数,编译器将产生类似下面的代码: 

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该变,因此a和b可能是不同的。结果,这段代码可能返不是你所期望的平方值!正确的代码如下:

 long square(volatile int *ptr) 

int a; 

a = *ptr; 

return a * a; 

}

 

5、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:
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,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。
3) 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。
4) 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。

 

6、关键字const有什么含意?

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已经在他的文章里完全概括了const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const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:
1) 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。)
2) 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。
3) 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。

 

7、位操作(Bit manipulation)
嵌入式系统总是要用户对变量或寄存器进行位操作。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。在以上两个操作中,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。该被面者从没做过任何嵌入式系统的工作。
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同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为其较复杂的通信芯片写的驱动程序,它用到了bit fields因此完全对我无用,因为我的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 操作。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,这也是可以接受的。我希望看到几个要点:说明常数、|=和&=~操作。

 

8、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。也可以用预处理器做类似的事。例如,思考一下下面的例子:

#define dPS struct s *
typedef struct s * tPS;

以上两种情况的意图都是要定义dPS 和 tPS 作为一个指向结构s指针。哪种方法更好呢?(如果有的话)为什么?
这是一个非常微妙的问题,任何人答对这个问题(正当的原因)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。

 

9、请问以下代码有什么问题:

int main()

{

char a;

char *str=&a;

strcpy(str,"hello");

printf(str);

return 0;

}

没有为str分配内存空间,将会发生异常

问题出在将一个字符串复制进一个字符变量指针所指地址。虽然可以正确输出结果,但因为越界进行内在读写而导致程序崩溃。

 

10、进程和线程的差别。

线程是指进程内的一个执行单元,也是进程内的可调度实体。

与进程的区别:

(1)调度:线程作为调度和分配的基本单位,进程作为拥有资源的基本单位。

(2)并发性:不仅进程之间可以并发执行,同一个进程的多个线程之间也可并发执行。

(3)拥有资源:进程是拥有资源的一个独立单位,线程不拥有系统资源,但可以访问隶属于进程的资源。

(4)系统开销:在创建或撤消进程时,由于系统都要为之分配和回收资源,导致系统的开销明显大于创建或撤消线程时的开销。


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