嵌入式工程師經典面試題
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上個星期，去深圳一家搞ARM開發的公司面試，HR叫我作了一份卷子，裏面都是C編程，心中暗喜，由於這些題基本上都在程序員面試寶典裏見過。後來回到學校，在網上搜索，原來這些題都是嵌入式工程師的經典面試題目，不少網站上均可以找獲得。現把他貼出來，附上網上的答案，跟你們分享，由於這些題實在太經典了。程序員
預處理器（Preprocessor）
1 . 用預處理指令#define 聲明一個常數，用以代表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：
1) #define 語法的基本知識（例如：不能以分號結束，括號的使用，等等）
2) 懂得預處理器將爲你計算常數表達式的值，所以直接寫出你如何計算一年中有多少秒而不是計算出實際的值，是更清晰而沒有代價的。
3) 意識到這個表達式將使一個16位機的整型數溢出-所以要用到長整型符號L,告訴編譯器這個常數是的長整型數。
4) 若是你在你的表達式中用到UL（表示無符號長整型），那麼你有了一個好的起點。記住，第一印象很重要。
2 . 寫一個"標準"宏MIN ，這個宏輸入兩個參數並返回較小的一個。
#define MIN(A,B) （（A） <= (B) ? (A) : (B))
這個測試是爲下面的目的而設的：
1) 標識#define在宏中應用的基本知識。這是很重要的。由於在 嵌入(inline)操做符 變爲標準C的一部分以前，宏是方便產生嵌入代碼的惟一方法，對於嵌入式系統來講，爲了能達到要求的性能，嵌入代碼常常是必須的方法。
2) 三重條件操做符的知識。這個操做符存在C語言中的緣由是它使得編譯器能產生比if-then-else更優的代碼，瞭解這個用法是很重要的。
3) 懂得在宏中當心地把參數用括號括起來
4) 我也用這個問題開始討論宏的反作用，例如：當你寫下面的代碼時會發生什麼事？
least = MIN(*p++, b);
3. 預處理器標識#error的目的是什麼？
若是你不知道答案，請看參考文獻1。這問題對區分一個正常的夥計和一個書呆子是頗有用的。只有書呆子纔會讀C語言課本的附錄去找出象這種問題的答案。固然若是你不是在找一個書呆子，那麼應試者最好但願本身不要知道答案。
死循環（Infinite loops）
4. 嵌入式系統中常常要用到無限循環，你怎麼樣用C編寫死循環呢？
這個問題用幾個解決方案。我首選的方案是：
while(1)
{
}
一些程序員更喜歡以下方案：
for(;;)
{
}
這個實現方式讓我爲難，由於這個語法沒有確切表達到底怎麼回事。若是一個應試者給出這個做爲方案，我將用這個做爲一個機會去探究他們這樣作的基本原理。若是他們的基本答案是："我被教着這樣作，但從沒有想到過爲何。"這會給我留下一個壞印象。
第三個方案是用 goto
Loop:
...
goto Loop;
應試者如給出上面的方案，這說明或者他是一個彙編語言程序員（這也許是好事）或者他是一個想進入新領域的BASIC/FORTRAN程序員。
數據聲明（Data declarations）
5. 用變量a給出下面的定義
a) 一個整型數（An integer）
b)一個指向整型數的指針（ A pointer to an integer）
c)一個指向指針的的指針，它指向的指針是指向一個整型數（ A pointer to a pointer to an intege）r
d)一個有10個整型數的數組（ An array of 10 integers）
e) 一個有10個指針的數組，該指針是指向一個整型數的。（An array of 10 pointers to integers）
f) 一個指向有10個整型數數組的指針（ A pointer to an array of 10 integers）
g) 一個指向函數的指針，該函數有一個整型參數並返回一個整型數（A pointer to a function that takes an integer as an argument and returns an integer）
h) 一個有10個指針的數組，該指針指向一個函數，該函數有一個整型參數並返回一個整型數（ 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
人們常常聲稱這裏有幾個問題是那種要翻一下書才能回答的問題，我贊成這種說法。當我寫這篇文章時，爲了肯定語法的正確性，個人確查了一下書。可是當我被面試的時候，我指望被問到這個問題（或者相近的問題）。由於在被面試的這段時間裏，我肯定我知道這個問題的答案。應試者若是不知道全部的答案（或至少大部分答案），那麼也就沒有爲此次面試作準備，若是該面試者沒有爲此次面試作準備，那麼他又能爲何出準備呢？
6. 關鍵字static的做用是什麼？
這個簡單的問題不多有人能回答徹底。在C語言中，關鍵字static有三個明顯的做用：
1) 在函數體，一個被聲明爲靜態的變量在這一函數被調用過程當中維持其值不變。
2) 在模塊內（但在函數體外），一個被聲明爲靜態的變量能夠被模塊內所用函數訪問，但不能被模塊外其它函數訪問。它是一個本地的全局變量。
3) 在模塊內，一個被聲明爲靜態的函數只可被這一模塊內的其它函數調用。那就是，這個函數被限制在聲明它的模塊的本地範圍內使用。
大多數應試者能正確回答第一部分，一部分能正確回答第二部分，同是不多的人能懂得第三部分。這是一個應試者的嚴重的缺點，由於他顯然不懂得本地化數據和代碼範圍的好處和重要性。
Const
7．關鍵字const有什麼含意？
我只要一聽到被面試者說："const意味着常數"，我就知道我正在和一個業餘者打交道。去年Dan Saks已經在他的文章裏徹底歸納了const的全部用法，所以ESP(譯者：Embedded Systems Programming)的每一位讀者應該很是熟悉const能作什麼和不能作什麼.若是你從沒有讀到那篇文章，只要能說出const意味着"只讀"就能夠了。儘管這個答案不是徹底的答案，但我接受它做爲一個正確的答案。（若是你想知道更詳細的答案，仔細讀一下Saks的文章吧。）
若是應試者能正確回答這個問題，我將問他一個附加的問題：
下面的聲明都是什麼意思？
const int a;
int const a;
const int *a;
int * const a;
int const * a const;
/******/
前兩個的做用是同樣，a是一個常整型數。第三個意味着a是一個指向常整型數的指針（也就是，整型數是不可修改的，但指針能夠）。第四個意思a是一個指向整型數的常指針（也就是說，指針指向的整型數是能夠修改的，但指針是不可修改的）。最後一個意味着a是一個指向常整型數的常指針（也就是說，指針指向的整型數是不可修改的，同時指針也是不可修改的）。若是應試者能正確回答這些問題，那麼他就給我留下了一個好印象。順帶提一句，也許你可能會問，即便不用關鍵字 const，也仍是能很容易寫出功能正確的程序，那麼我爲何還要如此看重關鍵字const呢？我也以下的幾下理由：
1) 關鍵字const的做用是爲給讀你代碼的人傳達很是有用的信息，實際上，聲明一個參數爲常量是爲了告訴了用戶這個參數的應用目的。若是你曾花不少時間清理其它人留下的垃圾，你就會很快學會感謝這點多餘的信息。（固然，懂得用const的程序員不多會留下的垃圾讓別人來清理的。）
2) 經過給優化器一些附加的信息，使用關鍵字const也許能產生更緊湊的代碼。
3) 合理地使用關鍵字const可使編譯器很天然地保護那些不但願被改變的參數，防止其被無心的代碼修改。簡而言之，這樣能夠減小bug的出現。
Volatile
8. 關鍵字volatile有什麼含意?並給出三個不一樣的例子。
一個定義爲volatile的變量是說這變量可能會被意想不到地改變，這樣，編譯器就不會去假設這個變量的值了。精確地說就是，優化器在用到這個變量時必須每次都當心地從新讀取這個變量的值，而不是使用保存在寄存器裏的備份。下面是volatile變量的幾個例子：
1) 並行設備的硬件寄存器（如：狀態寄存器）
2) 一箇中斷服務子程序中會訪問到的非自動變量(Non-automatic variables)
3) 多線程應用中被幾個任務共享的變量
回答不出這個問題的人是不會被僱傭的。我認爲這是區分C程序員和嵌入式系統程序員的最基本的問題。搞嵌入式的傢伙們常常同硬件、中斷、RTOS等等打交道，全部這些都要求用到volatile變量。不懂得volatile的內容將會帶來災難。
假設被面試者正確地回答了這是問題（嗯，懷疑是否會是這樣），我將稍微深究一下，看一下這傢伙是否是直正懂得volatile徹底的重要性。
1) 一個參數既能夠是const還能夠是volatile嗎？解釋爲何。
2) 一個指針能夠是volatile 嗎？解釋爲何。
3) 下面的函數有什麼錯誤：
int square(volatile int *ptr)
{
return *ptr * *ptr;
}
下面是答案：
1) 是的。一個例子是隻讀的狀態寄存器。它是volatile由於它可能被意想不到地改變。它是const由於程序不該該試圖去修改它。
2) 是的。儘管這並不很常見。一個例子是當一箇中服務子程序修該一個指向一個buffer的指針時。
3) 這段代碼有點變態。這段代碼的目的是用來返指針*ptr指向值的平方，可是，因爲*ptr指向一個volatile型參數，編譯器將產生相似下面的代碼：
int square(volatile int *ptr)
{
int a,b;
a = *ptr;
b = *ptr;
return a * b;
}
因爲*ptr的值可能被意想不到地該變，所以a和b多是不一樣的。結果，這段代碼可能返不是你所指望的平方值！正確的代碼以下：
long square(volatile int *ptr)
{
int a;
a = *ptr;
return a * a;
}
位操做（Bit manipulation）
9. 嵌入式系統老是要用戶對變量或寄存器進行位操做。給定一個整型變量a，寫兩段代碼，第一個設置a的bit 3，第二個清除a 的bit 3。在以上兩個操做中，要保持其它位不變。
對這個問題有三種基本的反應
1) 不知道如何下手。該被面者從沒作過任何嵌入式系統的工做。
2) 用bit fields。Bit fields是被扔到c語言死角的東西，它保證你的代碼在不一樣編譯器之間是不可移植的，同時也保證了的你的代碼是不可重用的。我最近不幸看到 Infineon爲其較複雜的通訊芯片寫的驅動程序，它用到了bit fields所以徹底對我無用，由於個人編譯器用其它的方式來實現bit fields的。從道德講：永遠不要讓一個非嵌入式的傢伙粘實際硬件的邊。
3) 用 #defines 和 bit masks 操做。這是一個有極高可移植性的方法，是應該被用到的方法。最佳的解決方案以下：
#define BIT3 (0x1 << 3)
static int a;
void set_bit3(void)
{
a |= BIT3;
}
void clear_bit3(void)
{
a &= ~BIT3;
}
一些人喜歡爲設置和清除值而定義一個掩碼同時定義一些說明常數，這也是能夠接受的。我但願看到幾個要點：說明常數、|=和&=~操做。
訪問固定的內存位置（Accessing fixed memory locations）
10. 嵌入式系統常常具備要求程序員去訪問某特定的內存位置的特色。在某工程中，要求設置一絕對地址爲0x67a9的整型變量的值爲0xaa66。編譯器是一個純粹的ANSI編譯器。寫代碼去完成這一任務。
這一問題測試你是否知道爲了訪問一絕對地址把一個整型數強制轉換（typecast）爲一指針是合法的。這一問題的實現方式隨着我的風格不一樣而不一樣。典型的相似代碼以下：
int *ptr;
ptr = (int *)0x67a9;
*ptr = 0xaa55;
A more obscure approach is:
一個較晦澀的方法是：
*(int * const)(0x67a9) = 0xaa55;
即便你的品味更接近第二種方案，但我建議你在面試時使用第一種方案。
中斷（Interrupts）
11. 中斷是嵌入式系統中重要的組成部分，這致使了不少編譯開發商提供一種擴展—讓標準C支持中斷。具表明事實是，產生了一個新的關鍵字 __interrupt。下面的代碼就使用了__interrupt關鍵字去定義了一箇中斷服務子程序(ISR)，請評論一下這段代碼的。
__interrupt double compute_area (double radius)
{
double area = PI * radius * radius;
printf("\nArea = %f", area);
return area;
}
這個函數有太多的錯誤了，以致讓人不知從何提及了：
1) ISR 不能返回一個值。若是你不懂這個，那麼你不會被僱用的。
2) ISR 不能傳遞參數。若是你沒有看到這一點，你被僱用的機會等同第一項。
3) 在許多的處理器/編譯器中，浮點通常都是不可重入的。有些處理器/編譯器須要讓額處的寄存器入棧，有些處理器/編譯器就是不容許在ISR中作浮點運算。此外，ISR應該是短而有效率的，在ISR中作浮點運算是不明智的。
4) 與第三點一脈相承，printf()常常有重入和性能上的問題。若是你丟掉了第三和第四點，我不會太爲難你的。不用說，若是你能獲得後兩點，那麼你的被僱用前景愈來愈光明瞭。
代碼例子（Code examples）面試
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