想成為嵌入式程序員應(yīng)知道的幾個基本問題 
 
作者：佚名    文章來源：轉(zhuǎn)載    點(diǎn)擊數(shù)：8    更新時間：2006-12-19     
 
C語言測試是招聘嵌入式系統(tǒng)程序員過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試，在這過程中我意識到這些測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，這種測試也是相當(dāng)有趣的。
從被面試者的角度來講，你能了解許多關(guān)于出題者或監(jiān)考者的情況。這個測試只是出題者為顯示其對ANSI標(biāo)準(zhǔn)細(xì)節(jié)的知識而不是技術(shù)技巧而設(shè)計嗎？這個愚蠢的問題嗎？如要你答出某個字符的ASCII值。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。
從面試者的角度來講，一個測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語言的水平。不管怎么樣，看一下這人如何回答他不會的問題也是滿有趣。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)試者在某個問題上卡住時是找借口呢，還是表現(xiàn)出對問題的真正的好奇心，把這看成學(xué)習(xí)的機(jī)會呢？我發(fā)現(xiàn)這些信息與他們的測試成績一樣有用。
有了這些想法，我決定出一些真正針對嵌入式系統(tǒng)的考題，希望這些令人頭痛的考題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。
這個測試適于不同水平的應(yīng)試者，大多數(shù)初級水平的應(yīng)試者的成績會很差，經(jīng)驗豐富的程序員應(yīng)該有很好的成績。為了讓你能自己決定某些問題的偏好，每個問題沒有分配分?jǐn)?shù)，如果選擇這些考題為你所用，請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 語法的基本知識（例如：不能以分號結(jié)束，括號的使用，等等）

  
? 懂得預(yù)處理器將為你計算常數(shù)表達(dá)式的值，因此，直接寫出你是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。
? 意識到這個表達(dá)式將使一個16位機(jī)的整型數(shù)溢出-因此要用到長整型符號L,告訴編譯器這個常數(shù)是的長整型數(shù)。
? 如果你在你的表達(dá)式中用到UL（表示無符號長整型），那么你有了一個好的起點(diǎn)。記住，第一印象很重要。
2 . 寫一個“標(biāo)準(zhǔn)”宏MIN ，這個宏輸入兩個參數(shù)并返回較小的一個。


#define MIN(A,B) （（A） <= (B) ? (A) : (B)) 
  
這個測試是為下面的目的而設(shè)的：
? 標(biāo)識#define在宏中應(yīng)用的基本知識。這是很重要的，因為直到嵌入(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，對于嵌入式系統(tǒng)來說，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。這個操作符存在C語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，了解這個用法是很重要的。
? 懂得在宏中小心地把參數(shù)用括號括起來
? 我也用這個問題開始討論宏的副作用，例如：當(dāng)你寫下面的代碼時會發(fā)生什么事？

least = MIN(*p++, b);


3. 預(yù)處理器標(biāo)識#error的目的是什么？
如果你不知道答案，請看參考文獻(xiàn)1。這問題對區(qū)分一個正常的伙計和一個書呆子是很有用的。只有書呆子才會讀C語言課本的附錄去找出象這種問題的答案。當(dāng)然如果你不是在找一個書呆子，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)常要用到無限循環(huán)，你怎么樣用C編寫死循環(huán)呢？
這個問題用幾個解決方案。我首選的方案是：

while(1)
{
?}

 

一些程序員更喜歡如下方案：

for(;;)
{
?}

 

這個實現(xiàn)方式讓我為難，因為這個語法沒有確切表達(dá)到底怎么回事。如果一個應(yīng)試者給出這個作為方案，我將用這個作為一個機(jī)會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，但從沒有想到過為什么。”這會給我留下一個壞印象。
第三個方案是用 goto

Loop:
...
goto Loop;


應(yīng)試者如給出上面的方案，這說明或者他是一個匯編語言程序員（這也許是好事）或者他是一個想進(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) 一個整型數(shù)（An integer） 
b)一個指向整型數(shù)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(shù)（ A pointer to a pointer to an intege）r 
d)一個有10個整型數(shù)的數(shù)組（ An array of 10 integers） 
e) 一個有10個指針的數(shù)組，該指針是指向一個整型數(shù)的。（An array of 10 pointers to integers） 
f) 一個指向有10個整型數(shù)數(shù)組的指針（ A pointer to an array of 10 integers） 
g) 一個指向函數(shù)的指針，該函數(shù)有一個整型參數(shù)并返回一個整型數(shù)（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(shù)組，該指針指向一個函數(shù)，該函數(shù)有一個整型參數(shù)并返回一個整型數(shù)（ 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 
人們經(jīng)常聲稱這里有幾個問題是那種要翻一下書才能回答的問題，我同意這種說法。當(dāng)我寫這篇文章時，為了確定語法的正確性，我的確查了一下書。但是當(dāng)我被面試的時候，我期望被問到這個問題（或者相近的問題）。因為在被面試的這段時間里，我確定我知道這個問題的答案。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？
這個簡單的問題很少有人能回答完全。在C語言中，關(guān)鍵字static有三個明顯的作用：
? 在函數(shù)體，一個被聲明為靜態(tài)的變量在這一函數(shù)被調(diào)用過程中維持其值不變。
? 在模塊內(nèi)（但在函數(shù)體外），一個被聲明為靜態(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。它是一個本地的全局變量。
? 在模塊內(nèi)，一個被聲明為靜態(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，這個函數(shù)被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。這是一個應(yīng)試者的嚴(yán)重的缺點(diǎn)，因為他顯然不懂得本地化數(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：“const意味著常數(shù)”，我就知道我正在和一個業(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，只要能說出const意味著“只讀”就可以了。盡管這個答案不是完全的答案，但我接受它作為一個正確的答案。（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問題，我將問他一個附加的問題：
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;

/******/
前兩個的作用是一樣，a是一個常整型數(shù)。第三個意味著a是一個指向常整型數(shù)的指針（也就是，整型數(shù)是不可修改的，但指針可以）。第四個意思a是一個指向整型數(shù)的常指針（也就是說，指針指向的整型數(shù)是可以修改的，但指針是不可修改的）。最后一個意味著a是一個指向常整型數(shù)的常指針（也就是說，指針指向的整型數(shù)是不可修改的，同時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好印象。順帶提一句，也許你可能會問，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，實際上，聲明一個參數(shù)為常量是為了告訴了用戶這個參數(shù)的應(yīng)用目的。如果你曾花很多時間清理其它人留下的垃圾，你就會很快學(xué)會感謝這點(diǎn)多余的信息。（當(dāng)然，懂得用const的程序員很少會留下的垃圾讓別人來清理的。）
? 通過給優(yōu)化器一些附加的信息，使用關(guān)鍵字const也許能產(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)，防止其被無意的代碼修改。簡而言之，這樣可以減少bug的出現(xiàn)。
Volatile 
 
8. 關(guān)鍵字volatile有什么含意?并給出三個不同的例子。
一個定義為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(shè)這個變量的值了。精確地說就是，優(yōu)化器在用到這個變量時必須每次都小心地重新讀取這個變量的值，而不是使用保存在寄存器里的備份。下面是volatile變量的幾個例子：
? 并行設(shè)備的硬件寄存器（如：狀態(tài)寄存器）
? 一個中斷服務(wù)子程序中會訪問到的非自動變量(Non-automatic variables)
? 多線程應(yīng)用中被幾個任務(wù)共享的變量
 
回答不出這個問題的人是不會被雇傭的。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)容將會帶來災(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。
? 一個參數(shù)既可以是const還可以是volatile嗎？解釋為什么。
? 一個指針可以是volatile 嗎？解釋為什么。
? 下面的函數(shù)有什么錯誤：
int square(volatile int *ptr)
{
 return *ptr * *ptr;
}

下面是答案：
? 是的。一個例子是只讀的狀態(tài)寄存器。它是volatile因為它可能被意想不到地改變。它是const因為程序不應(yīng)該試圖去修改它。
? 是的。盡管這并不很常見。一個例子是當(dāng)一個中服務(wù)子程序修該一個指向一個buffer的指針時。
? 這段代碼有點(diǎn)變態(tài)。這段代碼的目的是用來返指針*ptr指向值的平方，但是，由于*ptr指向一個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;