嵌入式工程师经典面试题

嵌入式工程师经典面试题.(总15

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上个星期, 去深圳一家搞 ARM 开发的公司面试, HR 叫我做了一份卷子, 里面都是 C 编程, 心中暗喜, 因为这些题基本上都在程序员面试宝典里见过。后来回到学校, 在网上搜索,原 来这些题都是嵌入式工程师的经典面试题目, 很多网站上都可以找得到。 现把他贴出来, 附 上网上的答案,跟大家分享,因为这些题实在太经典了。

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 * 365UL 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。

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。因为在 嵌入 (inline操作符 变为标准 C 的一部分之前,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。

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2 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 更优的代码,了解这个用法是很重要的。

3 懂得在宏中小心地把参数用括号括起来

4 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?

如果你不知道答案, 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(;; { }

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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,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

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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; 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。

Const

7.关键字 const 有什么含意?

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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:

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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。

Volatile

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:

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。

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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 这段代码有点变态。 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;

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}

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; }

位操作(Bit manipulation

9. 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。

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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。

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

10. 嵌入式系统经常具有要求程序员去访问某特定的内存位置的特点。 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个人风 格不同而不同。典型的类似代码如下:

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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;

即使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, 这导致了很多编译开发商提 供一种扩展 — 让标准 C 支持中断。 具代表事实是, 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\ return area; }

这个函数有太多的错误了,以至让人不知从何说起了:

1 ISR 不能返回一个值。如果你不懂这个,那么你不会被雇用的。

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2 ISR 不能传递参数。如果你没有看到这一点,你被雇用的机会等同 第一项。 3 在许多的处理器 /编译器中,浮点一般都是不可重入的。有些处理器 /编译器需要让额处的寄存器入栈, 有些处理器 /编译器就是不允许在 ISR 中做浮点运算。此外, ISR 应该是短而有效率的,在 ISR 中做浮点运算 是不明智的。

4 与第三点一脉相承, printf(经常有重入和性能上的问题。如果你丢 掉了第三和第四点, 我不会太为难你的。 不用说, 如果你能得到后两点,

那么你的被雇用前景越来越光明了。 代码例子(Code examples

12 . 下面的代码输出是什么,为什么? 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。不管如何,这无符号整型问题的答案是 输出是 \">6\"。原因是当表达式中存在有符号类型和无符号类型时所有 的操作数都自动转换为无符号类型。因此 -20变成了一个非常大的正整 数,所以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说是丰常重要的。如果你答错了这个问题, 你也就到了得不到这份工作的边缘。

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13. 评价下面的代码片断: 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 写如下:

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 我的经验里, 好的嵌入式程序员非常准确地明白硬件的细节和它的局限, 然而 PC 机程序往往把硬件作为一个无法避免的烦恼。

到了这个阶段,应试者或者完全垂头丧气了或者信心满满志在必 得。如果显然应试者不是很好,那么这个测试就在这里结束了。但如果 显然应试者做得不错,那么我就扔出下面的追加问题, 这些问题是比较 难的,我想仅仅非常优秀的应试者能做得不错。提出这些问题,我希望 更多看到应试者应付问题的方法,而不是答案。不管如何,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, 嵌入式系统还是有从堆 (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,我期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 杂志中被广泛地讨论过了(主要 是 . Plauger, 他的解释远远超过我这里能提到的任何解释,所有

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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觉后, 我拿 出这么一个小节目:

下面的代码片段的输出是什么,为什么? 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。最近在我的一个同事不经意把 0值传给了 函数 malloc , 得到了一个合法的指针之后, 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做是正确。得到正 确的答案固然重要, 但解决问题的方法和你做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

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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。 晦涩的语法 16 . C 语言同意一些令人震惊的结构,下面的结构是合法的吗， 如果是它 做些什么 int a = 5, b = 7, c; c = a+++b; 这个问题将做为这个测验的一个愉快的结尾。不管你相不相信， 上面的例子是完全合乎语法的。 问题是编译器如何处理它水平不高的 编译作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 尽可能所有合法的用法。因此，上面的代码被处理成：

c = a++ + b; 因此, 这段代码持行后 a = 6, b = 7, c = 12。 如果你知道答案，或猜出正确答案，做得好。如果你不知道答案， 我也不把这个当作问题。 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。

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