嵌入式人员必须知道的10个问题
【分享】 嵌入式程式员应知道的0x10个基础问题
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 “ 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，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。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息，此外，撇开面试 的压力不谈，这种测试也 是相当有趣 的 。
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。
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）
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？
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？
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，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。
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
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？
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：
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。
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。
7．关键字const有什么含意？
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：
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 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。
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。
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;
}
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;
}
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
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。
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。
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
void set_bit3(void) {
a |= BIT3;
}
void clear_bit3(void) {
a %26amp;= ~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%26amp;=~操作。
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：
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。
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(%26quot;\nArea = %f%26quot;, area);
return area;
}
这个函数有太多 的错误了，以至让人不知从何说起了：
ISR 不能返回一个值。如果你不懂这个，那么你不会被雇用 的 。
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。
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 。
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。
1.ISR 不能有返回值。为什么？
2.ISR 不能传递参数。为什么？
裸奔的系统：硬件中断响应程序的运行插入时机是随机的，程序中不存在这样的调用语句：“value=interrupter( )”, 所以，即使有返回值也不知返回给谁。 同理，如果中断函数有形参，但因没有调用者，也就没有实参对形参赋值。所以，不可能有参数传递。
裸奔系统中，中断程序由硬件触发执行。这意味着中断函数没有具体的调用者，所以，中断函数无法将值返回给任何对象
非裸奔系统：操作系统需要进行各种调度安排，所以接管了中断的入、出口；另外，还增加了许多软件中断。这些中断函数的运行插入时机已经不再是随机了。一个中断申请发生后，其运行时机取决于操作系统的确定安排和调用。也就是说，有了调用者，所以可以有返回值和参数传递。
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 %26gt; 6) ? puts(%26quot;%26gt; 6%26quot;) : puts(%26quot;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。
13. 评价下面 的代码片断：
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…
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？
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 P.J. Plauger, 他 的解释远远超过我这里能提到 的任何解释），所有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)
else
puts(%26quot;Got a null pointer%26quot;);
puts(%26quot;Got a valid pointer%26quot;);
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。
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？
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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