① 本题目只作为西邮 Linux 兴趣小组 2023 纳新面试的有限参考。
② 为节省版面，本试题的程序源码省去了#include 指令。
③ 本试题中的程序源码仅用于考察 C 语言基础，不应当作为 C 语言「代码风格」的范例。
④ 所有题目编译并运行于 x86_64 GNU/Linux 环
0.鼠鼠我啊，要被祸害了
有 1000 瓶水，其中有一瓶有毒，小白鼠只要尝一点带毒的水，24 小时后就会准时死亡。
至少要多少只小白鼠才能在 24 小时内鉴别出哪瓶水有毒？
首先举个例子，4瓶水，给其编号00 01 10 11，两个小鼠，分别喝第一位为1的水，第二位为1的水，就可以判断出哪一瓶有毒，，8瓶水000 001 010 011 100 101 110 111，以此类推，需要三只小鼠，即2的10次方，需要10只小鼠。
1.先预测一下~
按照函数要求输入自己的姓名试试~
char *welcome() {
// 请你返回自己的姓名
}
int main(void) {
char *a = welcome();
printf("Hi, 我相信 %s 可以面试成功!\n", a);
return 0;
}
第一种
char *welcome() {
return "张三";
}
int main(void) {
char *a = welcome();
printf("Hi, 我相信 %s 可以面试成功!\n", a);
return 0;
}
第二种
char *welcome() {
char *arr="zhangsan";
return "zhangsan" ;
}
int main(void) {
char *a = welcome();
printf("Hi, 我相信 %s 可以面试成功!\n", a);
return 0;
}
2.欢迎来到 Linux 兴趣小组
有趣的输出，为什么会这样子呢~
int main(void) {
char *ptr0 = "Welcome to Xiyou Linux!";
char ptr1[] = "Welcome to Xiyou Linux!";
if (*ptr0 == *ptr1) {
printf("%d\n", printf("Hello, Linux Group - 2%d", printf("")));
}
int diff = ptr0 - ptr1;
printf("Pointer Difference: %d\n", diff);
}
考点：printf的返回值
if (*ptr0 == *ptr1) 这个条件判断的是 ptr0 和 ptr1 所指向的字符串的第一个字符是否相同。由于两个字符串完全相同，因此条件为真。
printf(“%d\n”, printf(“Hello, Linux Group - 2%d”, printf(“”)));内层的 printf(“”) 调用返回0，由于格式化字符串中的 %d 被0替换，第二个 printf 实际上会打印 “Hello, Linux Group - 20”，并返回打印的字符数，然后，外层的 printf 会打印这个返回的字符数（即23）
打印
Hello, Linux Group - 2023
int diff = ptr0 - ptr1; 这行代码计算两个指针之间的差值，结果为随机值
3.一切都翻倍了吗
① 请尝试解释一下程序的输出。
② 请谈谈对 sizeof()和 strlen()的理解吧。
③ 什么是 sprintf()，它的参数以及返回值又是什么呢？
int main(void) {
char arr[] = {'L', 'i', 'n', 'u', 'x', '\0', '!'}, str[20];
short num = 520;
int num2 = 1314;
printf("%zu\t%zu\t%zu\n", sizeof(*&arr), sizeof(arr + 0),
sizeof(num = num2 + 4));
printf("%d\n", sprintf(str, "0x%x", num) == num);
printf("%zu\t%zu\n", strlen(&str[0] + 1), strlen(arr + 0));
}
问题一：
- sizeof(*&arr) 相当于 sizeof(arr)，即7
- sizeof(arr + 0) ，0对指针没有影响，sizeof取指针大小为8
- sizeof(num = num2 + 4) 是一个赋值表达式，但sizeof不计算赋值的结果，而是计算表达式类型的大小 num = num2 + 4的结果是一个int，所以sizeof的结果是short的大小，所以是2
- sprintf(str, “0x%x”, num) 将num的值以十六进制形式写入str，并返回写入的字符数（不包括结尾的’\0’），这个返回值不可能等于num，因此，sprintf(str, “0x%x”, num) == num 的结果是0（假），sprintf它像 printf 一样格式化数据，但不同之处在于 sprintf 将结果存储在字符串中，而不是输出到标准输出。
- strlen(&str[0] + 1) 相当于 strlen(str + 1)，它从str的第二个字符开始计算长度0x208，结果为4
strlen(arr + 0) 相当于 strlen(arr)，它计算arr中从第一个字符到’\0’之前的字符数，即5
问题二
sizeof() 是一个编译时运算符，用于计算类型或变量在内存中占用的字节数。它可以用于基本数据类型（如int、char等）、数组、结构体等，并且对于数组，它返回整个数组的大小（包括所有元素），而不是指向数组的指针的大小。
strlen() 是一个函数，用于计算C字符串（以’\0’结尾的字符数组）的长度，即从字符串的开头到第一个’\0’字符之前的字符数。它不包括结尾的’\0’字符。如果传递给strlen()的指针没有指向有效的C字符串（即没有以’\0’结尾），则行为是未定义的。
问题三：sprintf 函数是 C 语言标准库中的一个函数，用于将格式化的数据写入字符串。它类似于 printf 函数，但 printf 是将格式化的数据输出到标准输出（通常是屏幕），而 sprintf 是将格式化的数据输出到一个字符串中。sprintf 函数的原型定义在 <stdio.h> 头文件中
示例// 使用 sprintf 将格式化的数据写入 s sprintf(s, "Name: %s, Age: %d, Height: %.1f", name, age, height);
4.奇怪的输出
程序的输出结果是什么？解释一下为什么出现该结果吧~
int main(void) {
char a = 64 & 127;
char b = 64 ^ 127;
char c = -64 >> 6;
char ch = a + b - c;
printf("a = %d b = %d c = %d\n", a, b, c);
printf("ch = %d\n", ch);
}
考点：&、^、>> 分别是按位与、按位异或和右移运算符
64的二进制表示是 01000000，127的二进制表示是 01111111。按位与的结果是 01000000，即64。所以 a = 64。
64的二进制表示是 01000000，127的二进制表示是 01111111。按位异或的结果是 00111111，即63（在十进制中）。所以 b = 63。
64的二进制表示是 01000000，右移6位，相当于除6次2，所以c=-1。
由于char类型表示范围为-128~127，所以ch = a + b - c=-128。
5.乍一看就不想看的函数
“人们常说互联网凛冬已至，要提高自己的竞争力，可我怎么卷都卷不过别人，只好用一些奇技淫
巧让我的代码变得高深莫测。”
这个 func()函数的功能是什么？是如何实现的？
int func(int a, int b) {
if (!a) return b;
return func((a & b) << 1, a ^ b);
}
int main(void) {
int a = 4, b = 9, c = -7;
printf("%d\n", func(a, func(b, c)));
}
6
考点：函数递归，位运算
其实结果就是a+b+c=6；
(a & b) << 1表示两数相加进位，
a ^ b表示两数相加的过程，
通过递归，当函数没有进位时，返回原位
6.自定义过滤
请实现 filter()函数：过滤满足条件的数组元素。
提示：使用函数指针作为函数参数并且你需要为新数组分配空间。
typedef int (*Predicate)(int);
int *filter(int *array, int length, Predicate predicate,
int *resultLength); /*补全函数*/
int isPositive(int num) { return num > 0; }
int main(void) {
int array[] = {-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6};
int length = sizeof(array) / sizeof(array[0]);
int resultLength;
int *filteredNumbers = filter(array, length, isPositive,
&resultLength);
for (int i = 0; i < resultLength; i++) {
printf("%d ", filteredNumbers[i]);
}
printf("\n");
free(filteredNumbers);
return 0;
}
typedef int (*Predicate)(int);
int *filter(int *array, int length, Predicate predicate,
int *resultLength); /*补全函数*/
int isPositive(int num) { return num > 0; }//返回大于0的数
int main(void) {
int array[] = {-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6};
int length = sizeof(array) / sizeof(array[0]);//计算数组中元素的个数
int resultLength;
int *filteredNumbers = filter(array, length, isPositive,
&resultLength);
for (int i = 0; i < resultLength; i++) {
printf("%d ", filteredNumbers[i]);
}
printf("\n");
free(filteredNumbers);//释放动态内存申请的空间
return 0;
}
int *filter(int *array, int length, Predicate predicate,int *resultLength) /*补全函数*/
{
int j=0;
int *filteredNumbers=(int *)malloc(sizeof(int)*length);//由于后面有free(filteredNumbers)，所以这里要申请动态内存空间
for(int i=0;i<length;i++)
{
if(isPositive(array[i]))
{
filteredNumbers[j]=array[i];//创建新数组
j++;
}
}
*resultLength=j;
return filteredNumbers;
}
7.静…态…
① 如何理解关键字 static？
② static 与变量结合后有什么作用？
③ static 与函数结合后有什么作用？
④ static 与指针结合后有什么作用？
⑤ static 如何影响内存分配？
① 如何理解关键字 static？
static 是 C 和 C++ 语言中的一个关键字，它用于指定变量的存储期为静态存储期，或用于限制函数的作用域。static 关键字的主要作用是改变变量的生命周期或函数的作用域，以及影响内存分配的方式。
② static 与变量结合后有什么作用？
当static用于修饰全局变量时，该变量的作用域会被限定在定义它的源文件内部。
当static用于修饰局部变量时，生命周期从程序启动一直持续到程序结束。
③ static 与函数结合后有什么作用？
当 static 与函数结合时，它限制了函数的作用域，使其只在定义它的文件内部可见。
④ static 与指针结合后有什么作用？
static 与指针结合时，它同样改变了指针所指向对象的生命周期。如果指针指向的是一个静态变量或静态分配的内存区域，那么该指针在程序运行期间将始终指向有效的内存地址。此外，静态指针本身也可以被声明为静态的，这意味着指针本身（而不是它所指向的对象）在程序运行期间将保持其值不变。
⑤ static 如何影响内存分配？
static 关键字对内存分配的影响主要体现在以下几个方面：
静态变量：静态变量在程序的静态存储区分配内存，而不是在栈上。这意味着静态变量的生命周期贯穿整个程序运行期间，并且它们只被初始化一次。
静态函数：静态函数本身不直接涉及内存分配，但它们限制了函数的作用域，从而可能减少了全局命名空间的污染，并有助于优化程序的内存使用（通过减少不必要的函数副本）。
静态指针：静态指针本身在静态存储区分配内存，但它所指向的对象可能位于静态存储区、堆或栈上，具体取决于指针的初始化和使用方式。如果静态指针指向静态分配的内存区域（如静态变量或动态分配但未被释放的内存），则该内存区域在程序运行期间将始终有效。
8.救命！指针！
数组指针是什么？指针数组是什么？函数指针呢？用自己的话说出来更好哦，下面数据类
型的含义都是什么呢？
int (*p)[10];
const int* p[10];
int (*f1(int))(int*, int);
int (p)[10] 是数组指针
const int p[10]指针数组，且其地址可以改变，值不可以改变
int (f1(int))(int, int)首先f1是变量名，（int）是是参数类型，int ()(int, int)是其函数的返回类型，这个函数是int类型，返回类型是int ()(int, int)类型的函数指针
9.咋不循环了
程序直接运行，输出的内容是什么意思？
int main(int argc, char* argv[]) {
printf("[%d]\n", argc);
while (argc) {
++argc;
}
int i = -1, j = argc, k = 1;
i++ && j++ || k++;
printf("i = %d, j = %d, k = %d\n", i, j, k);
return EXIT_SUCCESS;
}
argc至少为1，这个循环尝试通过递增argc直到它变为0来执行一些操作。然而，这个循环是无效的。
运算符的短路
x||y，如果x为真，则不再对y进行运算，x为假，则对y进行运算
x&y，如果x为假，则不再对y进行运算，x为真，则对y进行运算
i = 0, j = 1, k = 2
10.到底是不是 TWO
#define CAL(a) a * a * a
#define MAGIC_CAL(a, b) CAL(a) + CAL(b)
int main(void) {
int nums = 1;
if(16 / CAL(2) == 2) {
printf("I'm TWO(ﾉ>ω<)ﾉ\n");
} else {
int nums = MAGIC_CAL(++nums, 2);
}
printf("%d\n", nums);
}
16 / CAL(2)=16/222=32!=2,所以不执行后面语句；
执行else，else中定义了新的nums，但最后打印应该是1，因为最外层定义了nums=1；
11.克隆困境
试着运行一下程序，为什么会出现这样的结果？
直接将 s2 赋值给 s1 会出现哪些问题，应该如何解决？请写出相应代码。
struct Student {
char *name;
int age;
};
void initializeStudent(struct Student *student, const char *name,
int age) {
student->name = (char *)malloc(strlen(name) + 1);
strcpy(student->name, name);
student->age = age;
}
int main(void) {
struct Student s1, s2;
initializeStudent(&s1, "Tom", 18);
initializeStudent(&s2, "Jerry", 28);
s1 = s2;
printf("s1 的姓名: %s 年龄: %d\n", s1.name, s1.age);
printf("s2 的姓名: %s 年龄: %d\n", s2.name, s2.age);
free(s1.name);
free(s2.name);
return 0;
}
这串代码错误在s1 = s2，其存在一个问题，就是将同一块内存释放了两次
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
struct Student {
char *name;
int age;
};
void initializeStudent(struct Student *student, const char *name, int age) {
student->name = (char *)malloc(strlen(name) + 1);
strcpy(student->name, name);
student->age = age;
}
void freeStudent(struct Student *student) {
free(student->name);
}
int main(void) {
struct Student s1, s2;
initializeStudent(&s1, "Tom", 18);
initializeStudent(&s2, "Jerry", 28);
// 正确的赋值方式
freeStudent(&s1); // 首先释放s1的name内存
s1.name = (char *)malloc(strlen(s2.name) + 1); // 为s1.name分配内存
strcpy(s1.name, s2.name); // 复制s2的name到s1
s1.age = s2.age; // 复制age
printf("s1 的姓名: %s 年龄: %d\n", s1.name, s1.age);
printf("s2 的姓名: %s 年龄: %d\n", s2.name, s2.age);
freeStudent(&s1);
freeStudent(&s2);
return 0;
}
12.你好，我是内存
作为一名合格的 C-Coder，一定对内存很敏感吧~来尝试理解这个程序吧！
struct structure {
int foo;
union {
int integer;
char string[11];
void *pointer;
} node;
short bar;
long long baz;
int array[7];
};
int main(void) {
int arr[] = {0x590ff23c, 0x2fbc5a4d, 0x636c6557, 0x20656d6f,
0x58206f74, 0x20545055, 0x6577202c, 0x6d6f636c,
0x6f742065, 0x79695820, 0x4c20756f, 0x78756e69,
0x6f724720, 0x5b207075, 0x33323032, 0x7825005d,
0x636c6557, 0x64fd6d1d};
printf("%s\n", ((struct structure *)arr)->node.string);
}
Welcome to XUPT , welcome to Xiyou Linux Group [2023]
首先可以看一下结构体的大小为72字节，考察结构体和联合体的对齐规则，((struct structure *)arr)->node.string)，arr表示首元素的地址，将其强转换成(struct structure *)，并指向node中的string，并以%s打印出来，int foo，占0~3，union从8开始占，所以从0x636c6557开始打印，并且这些数以小端存储，对照ASCII值依次打印。
13.GNU/Linux (选做)
注：嘿！你或许对 Linux 命令不是很熟悉，甚至你没听说过 Linux。但别担心，这是选做题，了解
Linux 是加分项，但不了解也不扣分哦！
你知道 cd 命令的用法与 / . ~ 这些符号的含义吗？
请问你还懂得哪些与 GNU/Linux 相关的知识呢~
cd命令的用法
cd命令的基本语法为“cd [目录路径]”，其中[目录路径]表示要切换到的目录路径。以下是cd命令的一些常见用法：
切换到指定目录：使用cd命令后跟目录路径，如cd /var/www/html，表示切换到/var/www/html目录。如果目录路径是相对路径，如cd html，则表示切换到当前目录下的html目录。
切换到上级目录：使用cd命令后直接回车（或者cd …），表示切换到当前目录的上级目录。
切换到用户家目录：使用cd命令后加上~符号即可切换到当前登录用户的家目录，如cd ~或仅输入cd（不带参数，直接回车）。
切换到上次所在的目录：使用cd命令后加上-符号，表示切换到上次所在的目录，如cd -。
使用环境变量切换目录：使用cd命令后加上$符号，后面跟上环境变量名。例如，cd $HOME可以切换到用户家目录。
符号的含义
/：根目录/目录分隔符。在Linux文件系统中，每个文件和目录都有一个唯一的文件路径，文件路径是由“/”符号分隔的一系列目录和文件名组成的字符串。例如，“/home/user/Documents/file.txt”是一个文件路径，其中“/”表示根目录。
.：当前目录。在Linux命令中，.代表当前目录。例如，./file.txt表示当前目录下的file.txt文件。
：当前用户的主目录。在Linux中，符号代表当前用户的家目录。家目录是每个用户在Linux系统中的默认工作目录，当用户登录到系统后，终端会自动切换到该用户的家目录。例如，如果当前登录的用户是“user”，那么~符号就代表/home/user目录。
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