C中内存和指针的运用
最近答了7次笔试题，稍有些心得，企业再面试c语言不会像过去的那种读程序题写结果或者简单的函数编写，再或者 考你一些简单的逻辑，c的精华是内存和指针的运用，围绕这些我想写一些东西供自己总结和给同事们、同学们、学弟们参考。如下是常见到的笔试 题，如果有笔试，前一天看一遍这些题结果不会让你失望的。一、 想说一说关于集中数据类型的sizeof问题，这题出现率40%
sizeof就是求在内存总占多少字节的问题，最基本的char 1字节 short 2字节 int 4字节
任何的指针都是4字节 sizeof（数组名）=数组占的大小（这里必须注意虽然数组名可作为只想数组首地址的指针，但是sizeof（数组名）求得的不是指针的大小，而是数组大小）
还有就是sizeof（结构体） sizeof(联合体)
举两个例子
程序代码：struct stu {
Char a;
Int b;
Char c;
};
struct teacher {
Char a;
Char c;
Int b;
};Sizeof (stu) =12 ；内存中这样存储 char 空空空 int char 空空空内存4字节对其问题
Sizeof (teacher) =8 ；内存中这样存储 char char空空 int
关于联合体
Union std{
Char a[10]；
Int b[3]；
}
Sizeof(std)=12; 联合体公用内存，取其中所占内存最大的元素为联合体所占内存
以下为Windows NT下的32位C++程序，请计算sizeof的值
char str[] = “Hello” ;
char *p = str ;
int n = 10;
1. 请计算
sizeof (str ) = 6
sizeof ( p ) = 4
sizeof ( n ) = 4
void Func ( char str[100])
{
请计算
sizeof( str ) = 4
}
void *p = malloc( 100 );
请计算
sizeof ( p ) = 4
还有位段的问题如下
分析：
程序代码：struct bit
{
int a:3;
int b:2;
int c:3;
};
int main()
{
bit s;
char *c=(char*)&s;
cout<<sizeof(bit)<<endl;
*c=0x99;
cout << s.a <<endl <<s.b<<endl<<s.c<<endl;
int a=-1;
printf("%x",a);
return 0;
}输出为什么是
4
1
-1
-4
ffffffff
因为0x99在内存中表示为 100 11 001 , a = 001, b = 11, c = 100
当c为有符合数时, c = 100, 最高1为表示c为负数，负数在计算机用补码表示，所以c = -4;同理
b = -1;
当c为有符合数时, c = 100,即 c = 4,同理 b = 3
位域 ：
有些信息在存储时，并不需要占用一个完整的字节， 而只需占几个或一个二进制位。例如在存放一个开关量时，只有0和1 两种状态， 用一位二进位即可。为了节省存储空间，并使处理简便，Ｃ语言又提 供了一种数据结构，称为“位域”或“位段”。所谓“位域”是把一个字节中的二进位划分为几个不同的区域， 并说明每个区域的位数。每个域有一个域名，允许在程序中按域名进 行操作。 这样就可以把几个不同的对象用一个字节的二进制位域来表示。一、位域的定义和位域变量的说明位域定义与结构定义相仿，其形式为：
struct 位域结构名
{ 位域列表 };
其中位域列表的形式为： 类型说明符 位域名：位域长度
例如：
程序代码：struct bs
{
int a:8;
int b:2;
int c:6;
}; 位域变量的说明与结构变量说明的方式相同。 可采用先定义后说明，同时定义说明或者直接说明这三种方式。例如：
程序代码：struct bs
{
int a:8;
int b:2;
int c:6;
}data; 说明data为bs变量，共占两个字节。其中位域a占8位，位域b占2位，位域c占6位。对于位域的定义尚有以下几点说明：
1. 一个位域必须存储在同一个字节中，不能跨两个字节。如一个字节所剩 空间不够存放另一位域时，应从下一单元起存放该位域。也可以有意使某位域从下一单元开始。例如：
struct bs
{
unsigned a:4;
unsigned :0; /*空域*/
unsigned b:4; /*从下一单 元开始存放*/
unsigned c:4;
}
在这个位域定义中，a占第一字节的4位，后4位填0表示不使用，b从第二字节开始，占用4位，c占用4位。
2. 由于位域不允许跨两个字节，因此位域的长度不能大于一个字节的长 度，也就是说不能超过8位二进位。
3. 位域可以无位域名，这时它只用来作填充或调整位置。无名的位域是不 能使用的。例如：
程序代码：
struct k
{
int a:1 ;
int :2 ;/*该2位不能使用*/
int b:3 ;
int c:2 ;
}; 从以上分析可 以看出，位域在本质上就是一种结构类型， 不过其成员是按二进位分配的。
位域的使用位域的使用和结构成员的使用相同，其一般形式为： 位域变量名•位域名 位域允许用各种格式输出。
程序代码：
main()
{
struct bs
{
unsigned a:1;
unsigned b:3;
unsigned c:4;
} bit,*pbit;
bit.a=1;
bit.b=7;
bit.c=15;
}二、 关于动态申请内存的问题 这题出现率极高，60%不为过void GetMemory(char *p)
程序代码：{
p = (char *)malloc(100);
}
void Test(void)
{
char *str = NULL;
GetMemory(str);
strcpy(str, "hello world");
printf(str);
}请问运行Test函数会有什么 样的结果？
答：试题传入GetMemory( char *p )函数的形参为 字符串指针，在函数内部修改形参并不能真正的改变传入形参的值，执行完
char *str = NULL;
GetMemory( str );
后的str仍然为NULL；
char *GetMemory(void)
{
char p[] = "hello world";
return p;
}
void Test(void)
{
char *str = NULL;
str = GetMemory();
printf(str);
}
请问运行Test函数会有什么 样的结果？
答：可能是乱 码。 char p[] = "hello world";
return p;
的p[]数组为函数内的局部自动变量，在函数返回后，内存已 经被释放。这是许多程序员常犯的错误，其根源在于不理解变量的生存期。
void GetMemory2(char **p, int num)
{
*p = (char *)malloc(num);
}
void Test(void)
{
char *str = NULL;
GetMemory(&str, 100);
strcpy(str, "hello");
printf(str);
}
请问运行Test函数会有什么 样的结果？
答：
（1）能够输出hello
（2 ）Test函数中也未对malloc的内存进行释 放。
（3）GetMemory避免了试题1的问题，传入GetMemory的参数为字符 串指针的指针，但是在GetMemory中执行申请内存及赋值语句
*p = (char *) malloc( num );
后未判断内存是 否申请成功，应加上：
if ( *p == NULL )
{
...//进行申请内存 失败处理
}
void Test(void)
{
char *str = (char *) malloc(100);
strcpy(str, “hello”);
free(str);
if(str != NULL)
{
strcpy(str, “world”);
printf(str);
}
}
请问运行Test函数会有什么 样的结果？
答：执行
char *str = (char *) malloc(100);
后未进行内存是否申请成功的判断；另外，在free(str)后未置str为空，导致可 能变成一个“野”指针，应加上：
str = NULL;
三、基本关键字的提问
常考的
Static extern volatile const register
register 是把一个变量声明为寄存器变量，和auto相对，auto是让编译器自动决定那些变量放在寄存器里，显然让编译器去决定更合理，所以这个关键字不常用，而 声明变量时不写auto的话则自动会成为auto变量， int a； 和auto int a；效果是一样的，这两个只需要了解。
const是什么含意？
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。
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。
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。
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 量可能会被意想不到地改变，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。嵌入式系统程序员经常同硬件、中断、RTOS等等打交道，所 用这些都要求volatile变量。不懂得volatile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，怀疑这否会是这样），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). 这段代码的有个 恶作剧。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;
}
关于extern 这样问
在C++ 程序中调用被 C编译器编译后 的函数，为什么要加 extern “C”？
答：C++语言支持函数重载，C语言不支持函 数重载。函数被C++编译后在库中的名字与C语言的不同。 假设某个函数的原型为： void foo(int x, int y);
该函数被C编译器编译后 在库中的名字为_foo，而C++编译器则会产生 像_foo_int_int之类的名字。
C++提供了C连接交换指定符号extern“C”来解决名字匹 配问题。
四、宏定义的问题
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，直接写出你是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，因为直到嵌入(inline)操作符变为标准C的一部分，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更优化的代 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);
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语言课本的附录去找出象这种
问题的答案。当然如果你不是在找一个书呆子，那么应试者最好希望自己不要知道答 案。
头文件中的 ifndef/define/endif 干什么用？
答：防止该头文件被重复引用。
Typedef 在C语言中频繁用以 声明一个已经存在的数据类型的同义字。也可以用预处理器做类似的事。例如，思考一下下面的例子：
#define dPS struct s *
typedef struct s * tPS;
以上两种情况的意图都是要定义dPS 和 tPS 作为一个指向结构s指针。哪种方 法更好呢？（如果有的话）为什么？
这是一个非常微妙的问题，任何人答对这个问题（正当的原因）是应当被恭喜的。答案是：typedef更好。思考下 面的例子：
dPS p1,p2;
tPS p3,p4;
第一个扩展为
struct s * p1, p2;
上面的代码定义p1为一个指向结构 的指，p2为一个实际的结构，这也许不是你想要的。第二个例子正确地定义了p3 和p4 两个指针。
五、编程问题
我只想说strcpy的原型问题太常 考了，太常考了，太常考了。不会什么也得会这个，总共分四步，1、assert指针是否是 空，2声明返回的指针并赋初值 3串拷贝的执行 4返回那个指针
已知strcpy函数的原型是
char *strcpy(char *strDest, const char *strSrc);
其中strDest是目的字符 串，strSrc是源字符串。
（1）不调用C++/C的字符串库函 数，请编写函数 strcpy.
（2）strcpy能把strSrc的内容复制到strDest，为什么还要char * 类型的返回值？
（1）不调用C++/C的字符串库函 数，请编写函数 strcpy
char *strcpy(char *strDest, const char *strSrc);
{
assert((strDest!=NULL) && (strSrc !=NULL));
char *address = strDest;
while( (*strDest++ = * strSrc++) != ‘0’ )
NULL ;
return address ;
}
（2）strcpy能把strSrc的内容复制到strDest，为什么还要char * 类型的返回值？
答：为了实现 链式表达式。
编写函数求传 入参数的二进制里有多少个1
int func （ x ）
{
int countx = 0;
while ( x )
{
countx ++;
x = x&(x-1);
}
return countx;
}
六、位操作
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Infineon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。
七、其他问题
请填写BOOL , float, 指针变量 与“零值”比较的 if 语句。
(1）.请写出 BOOL flag 与“零值”比较的 if 语句。
(2). 请写出 float x 与“零值”比较的 if 语句。
(3). 请写出 char *p 与“零值”比较的 if 语句。
1. 请写出 BOOL flag 与“零值”比较的 if 语句
标准答案：
if ( flag )
if ( !flag )
如下写法均属不 良风格，不得分
if (flag == TRUE)
if (flag == 1 )
if (flag == FALSE)
if (flag == 0)
2. 请写出 float x 与“零值”比较的 if 语句。
标准答案示例：
const float EPSINON = 0.00001;
if ((x >= - EPSINON) && (x <= EPSINON)
不可将浮点变量用“==”或“！=”与数字比较， 应该设法转化成“>=”或“<=”此类形式。
如下是错误的写法，不得分。
if (x == 0.0)
if (x != 0.0)
3. 请写出 char *p 与“零值”比较的 if 语句。
标准答案：
if (p == NULL)
if (p != NULL)
如下写法均属 不良风格，不得分。
if (p == 0)
if (p != 0)
if (p)
if (!)
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(;;) { }
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;
一个较晦涩的方法是：
*(int * const)(0x67a9) = 0xaa55;
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(" Area = %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). 与第三点一脉相 承，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。
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…
C语言同意一些令人震惊的结构,下面的结构是 合法的吗，如果是它做些什么？
int a = 5, b = 7, c;
c = a+++b;
这个问题将做为 这个测验的一个愉快的结尾。不管你相不相信，上面的例子是完全合乎语法的。问题是编译器如何处理它？水平不高的编译作者实际上会争论这个问题，根据最处理 原则，编译器应当能处理尽可能所有合法的用法。因此，上面的代码被处理成：
c = a++ + b;
因此, 这段代码持行后a = 6, b = 7, c = 12。
如果你知道答案，或猜出正确答案，做得好。如果你不知道答案，我也不把这个当作问题。我发现这个问题的最大好处是:这是一个关于 代码编写风格，代码的可读性，代码的可修改性的好的话题
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 integer）
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
转载自：http://blog.
[ 本帖最后由 hzh512 于 2010-6-2 21:08 编辑 ]
