嵌⼊式软件⼯程师⾯试题及答案
题⽬⼀
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 * 365)UL
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。
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);  ->((*p++) <b ？(*p++) : b)  此时前后两个的*p++  的值已经不是同⼀个了，多处使⽤这个宏时，每次的
*p++ 都不是同⼀个值
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语⾔课本的附录去出象这种问题的答案。当然如果你不是在⼀个书呆⼦，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(;;)
{
}
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
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）
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？
Static
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：
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。
嵌入式多线程编程
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？
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：
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。
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;
}
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 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。
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：
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", 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，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。
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？

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