嵌入式程序員應(yīng)知道的基本問題

1、.;- PAGE 14 -嵌入式程序員應(yīng)知道的基本問題C語(yǔ)言測(cè)試：想成為嵌入式程序員應(yīng)知道的0 x10個(gè)基本問題（自51EDA）C語(yǔ)言測(cè)試：想成為嵌入式程序員應(yīng)知道的0 x10個(gè)基本問題(part8) C語(yǔ)言測(cè)試是招聘嵌入式系統(tǒng)程序員過(guò)程中必須而且有效的方法。這些年，我既參加也組織了許多這種測(cè)試，在這過(guò)程中我意識(shí)到這些測(cè)試能為帶面試者和被面試者提供許多有用信息，此外，撇開面試的壓力不談，這種測(cè)試也是相當(dāng)有趣的。從被面試者的角度來(lái)講，你能了解許多關(guān)于出題者或監(jiān)考者的情況。這個(gè)測(cè)試只是出題者為顯示其對(duì)ANSI標(biāo)準(zhǔn)細(xì)節(jié)的知識(shí)而不是技術(shù)技巧而設(shè)計(jì)嗎？這個(gè)愚蠢的問題嗎？如要你答出某個(gè)字符的ASCII值。

2、這些問題著重考察你的系統(tǒng)調(diào)用和內(nèi)存分配策略方面的能力嗎？這標(biāo)志著出題者也許花時(shí)間在微機(jī)上而不上在嵌入式系統(tǒng)上。如果上述任何問題的答案是“是”的話，那么我知道我得認(rèn)真考慮我是否應(yīng)該去做這份工作。從面試者的角度來(lái)講，一個(gè)測(cè)試也許能從多方面揭示應(yīng)試者的素質(zhì)：最基本的，你能了解應(yīng)試者C語(yǔ)言的水平。不管怎么樣，看一下這人如何回答他不會(huì)的問題也是滿有趣。應(yīng)試者是以好的直覺做出明智的選擇，還是只是瞎蒙呢？當(dāng)應(yīng)試者在某個(gè)問題上卡住時(shí)是找借口呢，還是表現(xiàn)出對(duì)問題的真正的好奇心，把這看成學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)呢？我發(fā)現(xiàn)這些信息與他們的測(cè)試成績(jī)一樣有用。有了這些想法，我決定出一些真正針對(duì)嵌入式系統(tǒng)的考題，希望這些令人頭痛的考題

3、能給正在找工作的人一點(diǎn)幫住。這些問題都是我這些年實(shí)際碰到的。其中有些題很難，但它們應(yīng)該都能給你一點(diǎn)啟迪。這個(gè)測(cè)試適于不同水平的應(yīng)試者，大多數(shù)初級(jí)水平的應(yīng)試者的成績(jī)會(huì)很差，經(jīng)驗(yàn)豐富的程序員應(yīng)該有很好的成績(jī)。為了讓你能自己決定某些問題的偏好，每個(gè)問題沒有分配分?jǐn)?shù)，如果選擇這些考題為你所用，請(qǐng)自行按你的意思分配分?jǐn)?shù)。預(yù)處理器（Preprocessor）1 . 用預(yù)處理指令#define 聲明一個(gè)常數(shù)，用以表明1年中有多少秒（忽略閏年問題）#define SECONDS_PER_YEAR (60 * 60 * 24 * 365)UL我在這想看到幾件事情： #define 語(yǔ)法的基本知識(shí)（例如：不能以分

4、號(hào)結(jié)束，括號(hào)的使用，等等） 懂得預(yù)處理器將為你計(jì)算常數(shù)表達(dá)式的值，因此，直接寫出你是如何計(jì)算一年中有多少秒而不是計(jì)算出實(shí)際的值，是更清晰而沒有代價(jià)的。 意識(shí)到這個(gè)表達(dá)式將使一個(gè)16位機(jī)的整型數(shù)溢出-因此要用到長(zhǎng)整型符號(hào)L,告訴編譯器這個(gè)常數(shù)是的長(zhǎng)整型數(shù)。 如果你在你的表達(dá)式中用到UL（表示無(wú)符號(hào)長(zhǎng)整型），那么你有了一個(gè)好的起點(diǎn)。記住，第一印象很重要。2 . 寫一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)”宏MIN ，這個(gè)宏輸入兩個(gè)參數(shù)并返回較小的一個(gè)。#define MIN(A,B) （A） = (B) ? (A) : (B) 這個(gè)測(cè)試是為下面的目的而設(shè)的： 標(biāo)識(shí)#define在宏中應(yīng)用的基本知識(shí)。這是很重要的，因?yàn)橹钡角度?

5、inline)操作符變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)C的一部分，宏是方便產(chǎn)生嵌入代碼的唯一方法，對(duì)于嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，為了能達(dá)到要求的性能，嵌入代碼經(jīng)常是必須的方法。 三重條件操作符的知識(shí)。這個(gè)操作符存在C語(yǔ)言中的原因是它使得編譯器能產(chǎn)生比if-then-else更優(yōu)化的代碼，了解這個(gè)用法是很重要的。 懂得在宏中小心地把參數(shù)用括號(hào)括起來(lái) 我也用這個(gè)問題開始討論宏的副作用，例如：當(dāng)你寫下面的代碼時(shí)會(huì)發(fā)生什么事？least = MIN(*p+, b);3. 預(yù)處理器標(biāo)識(shí)#error的目的是什么？如果你不知道答案，請(qǐng)看參考文獻(xiàn)1。這問題對(duì)區(qū)分一個(gè)正常的伙計(jì)和一個(gè)書呆子是很有用的。只有書呆子才會(huì)讀C語(yǔ)言課本的附錄去找出象這種問

6、題的答案。當(dāng)然如果你不是在找一個(gè)書呆子，那么應(yīng)試者最好希望自己不要知道答案。死循環(huán)（Infinite loops）4. 嵌入式系統(tǒng)中經(jīng)常要用到無(wú)限循環(huán)，你怎么樣用C編寫死循環(huán)呢？這個(gè)問題用幾個(gè)解決方案。我首選的方案是：while(1)?一些程序員更喜歡如下方案：for(;)?這個(gè)實(shí)現(xiàn)方式讓我為難，因?yàn)檫@個(gè)語(yǔ)法沒有確切表達(dá)到底怎么回事。如果一個(gè)應(yīng)試者給出這個(gè)作為方案，我將用這個(gè)作為一個(gè)機(jī)會(huì)去探究他們這樣做的基本原理。如果他們的基本答案是：“我被教著這樣做，但從沒有想到過(guò)為什么?！边@會(huì)給我留下一個(gè)壞印象。第三個(gè)方案是用 gotoLoop:.goto Loop;應(yīng)試者如給出上面的方案，這說(shuō)明或者他是

7、一個(gè)匯編語(yǔ)言程序員（這也許是好事）或者他是一個(gè)想進(jìn)入新領(lǐng)域的BASIC/FORTRAN程序員。數(shù)據(jù)聲明（Data declarations） 5. 用變量a給出下面的定義a) 一個(gè)整型數(shù)（An integer） b)一個(gè)指向整型數(shù)的指針（ A pointer to an integer） c)一個(gè)指向指針的的指針，它指向的指針是指向一個(gè)整型數(shù)（ A pointer to a pointer to an intege）r d)一個(gè)有10個(gè)整型數(shù)的數(shù)組（ An array of 10 integers） e) 一個(gè)有10個(gè)指針的數(shù)組，該指針是指向一個(gè)整型數(shù)的。（An array of 10 poi

8、nters to integers） f) 一個(gè)指向有10個(gè)整型數(shù)數(shù)組的指針（ A pointer to an array of 10 integers） g) 一個(gè)指向函數(shù)的指針，該函數(shù)有一個(gè)整型參數(shù)并返回一個(gè)整型數(shù)（A pointer to a function that takes an integer as an argument and returns an integer） h)一個(gè)有10個(gè)指針的數(shù)組，該指針指向一個(gè)函數(shù)，該函數(shù)有一個(gè)整型參數(shù)并返回一個(gè)整型數(shù)（ An array of ten pointers to functions that take an integer ar

9、gument 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 a10; / An array of 10 integers e) int *a10; / An array of 10 pointers to integers f) int (*a)10; / A pointer to an array of 10 integers g) int (*a)(

10、int); / A pointer to a function a that takes an integer argument and returns an integer h) int (*a10)(int); / An array of 10 pointers to functions that take an integer argument and return an integer 人們經(jīng)常聲稱這里有幾個(gè)問題是那種要翻一下書才能回答的問題，我同意這種說(shuō)法。當(dāng)我寫這篇文章時(shí)，為了確定語(yǔ)法的正確性，我的確查了一下書。但是當(dāng)我被面試的時(shí)候，我期望被問到這個(gè)問題（或者相近的問題）。因?yàn)樵诒?/p>

11、面試的這段時(shí)間里，我確定我知道這個(gè)問題的答案。應(yīng)試者如果不知道所有的答案（或至少大部分答案），那么也就沒有為這次面試做準(zhǔn)備，如果該面試者沒有為這次面試做準(zhǔn)備，那么他又能為什么出準(zhǔn)備呢？Static 6. 關(guān)鍵字static的作用是什么？這個(gè)簡(jiǎn)單的問題很少有人能回答完全。在C語(yǔ)言中，關(guān)鍵字static有三個(gè)明顯的作用： 在函數(shù)體，一個(gè)被聲明為靜態(tài)的變量在這一函數(shù)被調(diào)用過(guò)程中維持其值不變。 在模塊內(nèi)（但在函數(shù)體外），一個(gè)被聲明為靜態(tài)的變量可以被模塊內(nèi)所用函數(shù)訪問，但不能被模塊外其它函數(shù)訪問。它是一個(gè)本地的全局變量。 在模塊內(nèi)，一個(gè)被聲明為靜態(tài)的函數(shù)只可被這一模塊內(nèi)的其它函數(shù)調(diào)用。那就是，這個(gè)函數(shù)被

12、限制在聲明它的模塊的本地范圍內(nèi)使用。大多數(shù)應(yīng)試者能正確回答第一部分，一部分能正確回答第二部分，同是很少的人能懂得第三部分。這是一個(gè)應(yīng)試者的嚴(yán)重的缺點(diǎn)，因?yàn)樗@然不懂得本地化數(shù)據(jù)和代碼范圍的好處和重要性。Const 7關(guān)鍵字const有什么含意？我只要一聽到被面試者說(shuō)：“const意味著常數(shù)”，我就知道我正在和一個(gè)業(yè)余者打交道。去年Dan Saks已經(jīng)在他的文章里完全概括了const的所有用法，因此ESP(譯者：Embedded Systems Programming)的每一位讀者應(yīng)該非常熟悉const能做什么和不能做什么.如果你從沒有讀到那篇文章，只要能說(shuō)出const意味著“只讀”就可以了。盡

13、管這個(gè)答案不是完全的答案，但我接受它作為一個(gè)正確的答案。（如果你想知道更詳細(xì)的答案，仔細(xì)讀一下Saks的文章吧。）如果應(yīng)試者能正確回答這個(gè)問題，我將問他一個(gè)附加的問題：下面的聲明都是什么意思？const int a;int const a;const int *a;int * const a;int const * a const;/*/前兩個(gè)的作用是一樣，a是一個(gè)常整型數(shù)。第三個(gè)意味著a是一個(gè)指向常整型數(shù)的指針（也就是，整型數(shù)是不可修改的，但指針可以）。第四個(gè)意思a是一個(gè)指向整型數(shù)的常指針（也就是說(shuō)，指針指向的整型數(shù)是可以修改的，但指針是不可修改的）。最后一個(gè)意味著a是一個(gè)指向常整型數(shù)的常指

14、針（也就是說(shuō)，指針指向的整型數(shù)是不可修改的，同時(shí)指針也是不可修改的）。如果應(yīng)試者能正確回答這些問題，那么他就給我留下了一個(gè)好印象。順帶提一句，也許你可能會(huì)問，即使不用關(guān)鍵字const，也還是能很容易寫出功能正確的程序，那么我為什么還要如此看重關(guān)鍵字const呢？我也如下的幾下理由： 關(guān)鍵字const的作用是為給讀你代碼的人傳達(dá)非常有用的信息，實(shí)際上，聲明一個(gè)參數(shù)為常量是為了告訴了用戶這個(gè)參數(shù)的應(yīng)用目的。如果你曾花很多時(shí)間清理其它人留下的垃圾，你就會(huì)很快學(xué)會(huì)感謝這點(diǎn)多余的信息。（當(dāng)然，懂得用const的程序員很少會(huì)留下的垃圾讓別人來(lái)清理的。） 通過(guò)給優(yōu)化器一些附加的信息，使用關(guān)鍵字const也許

15、能產(chǎn)生更緊湊的代碼。 合理地使用關(guān)鍵字const可以使編譯器很自然地保護(hù)那些不希望被改變的參數(shù)，防止其被無(wú)意的代碼修改。簡(jiǎn)而言之，這樣可以減少bug的出現(xiàn)。Volatile 8. 關(guān)鍵字volatile有什么含意?并給出三個(gè)不同的例子。一個(gè)定義為volatile的變量是說(shuō)這變量可能會(huì)被意想不到地改變，這樣，編譯器就不會(huì)去假設(shè)這個(gè)變量的值了。精確地說(shuō)就是，優(yōu)化器在用到這個(gè)變量時(shí)必須每次都小心地重新讀取這個(gè)變量的值，而不是使用保存在寄存器里的備份。下面是volatile變量的幾個(gè)例子： 并行設(shè)備的硬件寄存器（如：狀態(tài)寄存器） 一個(gè)中斷服務(wù)子程序中會(huì)訪問到的非自動(dòng)變量(Non-automatic v

16、ariaes) 多線程應(yīng)用中被幾個(gè)任務(wù)共享的變量lhf2004-11-15, 14:40回答不出這個(gè)問題的人是不會(huì)被雇傭的。我認(rèn)為這是區(qū)分C程序員和嵌入式系統(tǒng)程序員的最基本的問題。搞嵌入式的家伙們經(jīng)常同硬件、中斷、RTOS等等打交道，所有這些都要求用到volatile變量。不懂得volatile的內(nèi)容將會(huì)帶來(lái)災(zāi)難。假設(shè)被面試者正確地回答了這是問題（嗯，懷疑是否會(huì)是這樣），我將稍微深究一下，看一下這家伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。 一個(gè)參數(shù)既可以是const還可以是volatile嗎？解釋為什么。 一個(gè)指針可以是volatile 嗎？解釋為什么。 下面的函數(shù)有什么錯(cuò)誤：int s

17、quare(volatile int *ptr)return *ptr * *ptr;下面是答案： 是的。一個(gè)例子是只讀的狀態(tài)寄存器。它是volatile因?yàn)樗赡鼙灰庀氩坏降馗淖?。它是const因?yàn)槌绦虿粦?yīng)該試圖去修改它。 是的。盡管這并不很常見。一個(gè)例子是當(dāng)一個(gè)中服務(wù)子程序修該一個(gè)指向一個(gè)buffer的指針時(shí)。 這段代碼有點(diǎn)變態(tài)。這段代碼的目的是用來(lái)返指針*ptr指向值的平方，但是，由于*ptr指向一個(gè)volatile型參數(shù)，編譯器將產(chǎn)生類似下面的代碼：int square(volatile int *ptr) int a,b;a = *ptr;b = *ptr;return a * b;

18、由于*ptr的值可能被意想不到地該變，因此a和b可能是不同的。結(jié)果，這段代碼可能返不是你所期望的平方值！正確的代碼如下：long square(volatile int *ptr) int a;a = *ptr;return a * a;位操作（Bit manipulation） 9. 嵌入式系統(tǒng)總是要用戶對(duì)變量或寄存器進(jìn)行位操作。給定一個(gè)整型變量a，寫兩段代碼，第一個(gè)設(shè)置a的bit 3，第二個(gè)清除a 的bit 3。在以上兩個(gè)操作中，要保持其它位不變。對(duì)這個(gè)問題有三種基本的反應(yīng) 不知道如何下手。該被面者從沒做過(guò)任何嵌入式系統(tǒng)的工作。 用bit fields。Bit fields是被扔到C語(yǔ)言死

19、角的東西，它保證你的代碼在不同編譯器之間是不可移植的，同時(shí)也保證了的你的代碼是不可重用的。我最近不幸看到Infineon為其較復(fù)雜的通信芯片寫的驅(qū)動(dòng)程序，它用到了bit fields因此完全對(duì)我無(wú)用，因?yàn)槲业木幾g器用其它的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)bit fields的。從道德講：永遠(yuǎn)不要讓一個(gè)非嵌入式的家伙粘實(shí)際硬件的邊。 用 #defines 和 bit masks 操作。這是一個(gè)有極高可移植性的方法，是應(yīng)該被用到的方法。最佳的解決方案如下：#define BIT3 (0 x1 6) ? puts( 6) : puts(6”。原因是當(dāng)表達(dá)式中存在有符號(hào)類型和無(wú)符號(hào)類型時(shí)所有的操作數(shù)都自動(dòng)轉(zhuǎn)換為無(wú)符號(hào)類型。

20、 因此-20變成了一個(gè)非常大的正整數(shù)，所以該表達(dá)式計(jì)算出的結(jié)果大于6。這一點(diǎn)對(duì)于應(yīng)當(dāng)頻繁用到無(wú)符號(hào)數(shù)據(jù)類型的嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是豐常重要的。如果你答錯(cuò)了這個(gè)問題，你也就到了得不到這份工作的邊緣。13. 評(píng)價(jià)下面的代碼片斷：unsigned int zero = 0;unsigned int compzero = 0 xFFFF; /*1s complement of zero */對(duì)于一個(gè)int型不是16位的處理器為說(shuō)，上面的代碼是不正確的。應(yīng)編寫如下：unsigned int compzero = 0;這一問題真正能揭露出應(yīng)試者是否懂得處理器字長(zhǎng)的重要性。在我的經(jīng)驗(yàn)里，好的嵌入式程序員非常準(zhǔn)確地

21、明白硬件的細(xì)節(jié)和它的局限，然而PC機(jī)程序往往把硬件作為一個(gè)無(wú)法避免的煩惱。到了這個(gè)階段，應(yīng)試者或者完全垂頭喪氣了或者信心滿滿志在必得。如果顯然應(yīng)試者不是很好，那么這個(gè)測(cè)試就在這里結(jié)束了。但如果顯然應(yīng)試者做得不錯(cuò)，那么我就扔出下面的追加問題，這些問題是比較難的，我想僅僅非常優(yōu)秀的應(yīng)試者能做得不錯(cuò)。提出這些問題，我希望更多看到應(yīng)試者應(yīng)付問題的方法，而不是答案。不管如何，你就當(dāng)是這個(gè)娛樂吧動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配（Dynamic memory allocation） 14. 盡管不像非嵌入式計(jì)算機(jī)那么常見，嵌入式系統(tǒng)還是有從堆（heap）中動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的過(guò)程的。那么嵌入式系統(tǒng)中，動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存可能發(fā)生的問題是什么

22、？這里，我期望應(yīng)試者能提到內(nèi)存碎片，碎片收集的問題，變量的持行時(shí)間等等。這個(gè)主題已經(jīng)在ESP雜志中被廣泛地討論過(guò)了（主要是 P.J. Plauger, 他的解釋遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)我這里能提到的任何解釋），所有回過(guò)頭看一下這些雜志吧！讓應(yīng)試者進(jìn)入一種虛假的安全感覺后，我拿出這么一個(gè)小節(jié)目：下面的代碼片段的輸出是什么，為什么？char *ptr;if (ptr = (char *)malloc(0) = NULL) elseputs(Got a null pointer);puts(Got a valid pointer);這是一個(gè)有趣的問題。最近在我的一個(gè)同事不經(jīng)意把0值傳給了函數(shù)malloc，得到了一個(gè)合法的指針之后，我才想到這個(gè)問題。這就是上面的代碼，該代碼的輸出是“Got a valid pointer”。我用這個(gè)來(lái)開始討論這樣的一問題，看看被面試者是否想到庫(kù)例程這樣做是正確。得到正確的答案固然重要，但解決問題的方法和你做決定的基本原理更重要些。Typedef : 15 Typedef 在C語(yǔ)言中頻