嵌入式笔试题（2）

最新推荐文章于 2022-05-13 22:55:51 发布

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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．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(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？我也如下的几个理由：

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。

3. 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？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针，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。

#define是在预编译时处理的，它只能做简单的字符串替换。
typedef是在编译阶段处理的，它是采用如同定义变量的方法那样先生成一个类型名，然后用它去定义变量。

4. 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。

5. 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…

6 . 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。

7. 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;

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。

8. 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。

9. 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。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; 
}

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。
```
__interrupt double compute_area (double radius) 
{ 
double area = PI * radius * radius; 
printf(" Area = %f", 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：
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。
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。

TIPS:
a.为什么不能有返回值？

中断服务函数的调用是硬件级别的，当中断产生，pc指针强制跳转到对应的中断服务函数入口，进入中断具有随机性，并不是某段代码对其进行调用，那么如果有返回值它的返回值返回给谁?显然这个返回值毫无意义，如果有返回值，它必定需要进行压栈操作，这样一来何时出栈怎么出栈将变得无法解决。

b.不能向ISR传递参数?

同理，也是由于这样会破坏栈的原因，因为函数传递参数必定会要求压栈出栈操作，由于进入中断服务函数的随机行，谁给它传递参数都成问题

c.ISR应尽可能的短小精悍?

如果某个中断频繁产生，而它对应的ISR相当的耗时，那么对中断的响应就会无限的延迟，会丢掉很多的中断请求

d.printf(char * lpFormatString,…)函数会带来重入和性能问题，不能在ISR中采用。

这就涉及到一个中断嵌套问题，由于printf之类的glibc函数采用的是缓冲机制，这个缓冲区是共享的，相当于一个全局变量，第一层中断来时，它向缓冲里面写入一些部分内容，恰好这时来了个优先级更高的中断，它同样调用了printf，也向缓冲里面写入一些内容，这样缓冲区的内容就错乱了。