C/C++基本知识（四）

C/C++基本知识（转载）
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推荐本文的写作目的并不在于提供C/C++程序员求职面试指导，而旨在从技术上分析面试题的内涵。文中的大多数面试题来自各大论坛，部分试题解答也参考了网友的意见。

　　许多面试题看似简单，却需要深厚的基本功才能给出完美的解答。企业要求面试者写一个最简单的strcpy函数都可看出面试者在技术上究竟达到了怎样的程度，我们能真正写好一个strcpy函数吗？我们都觉得自己能，可是我们写出的strcpy很可能只能拿到10分中的2分。读者可从本文看到strcpy函数从2分到10分解答的例子，看看自己属于什么样的层次。此外，还有一些面试题考查面试者敏捷的思维能力。

　　分析这些面试题，本身包含很强的趣味性；而作为一名研发人员，通过对这些面试题的深入剖析则可进一步增强自身的内功。

　　2.找错题

　　试题1：

void test1()
{
　char string[10];
　char* str1 = "0123456789";
　strcpy( string, str1 );
}

　　试题2：

void test2()
{
　char string[10], str1[10];
　int i;
　for(i=0; i<10; i++)
　{
　　str1[i] = 'a';
　}
　strcpy( string, str1 );
}

　　试题3：

void test3(char* str1)
{
　char string[10];
　if( strlen( str1 ) <= 10 )
　{
　　strcpy( string, str1 );
　}
}

　　解答：

　　试题1字符串str1需要11个字节才能存放下（包括末尾的’\0’），而string只有10个字节的空间，strcpy会导致数组越界；

　　对试题2，如果面试者指出字符数组str1不能在数组内结束可以给3分；如果面试者指出strcpy(string, str1)调用使得从str1内存起复制到string内存起所复制的字节数具有不确定性可以给7分，在此基础上指出库函数strcpy工作方式的给10分；

　　对试题3，if(strlen(str1) <= 10)应改为if(strlen(str1) < 10)，因为strlen的结果未统计’\0’所占用的1个字节。

　　剖析：

　　考查对基本功的掌握：

　　(1)字符串以’\0’结尾；

　　(2)对数组越界把握的敏感度；

　　(3)库函数strcpy的工作方式，如果编写一个标准strcpy函数的总分值为10，下面给出几个不同得分的答案：

　　2分

void strcpy( char *strDest, char *strSrc )
{
　 while( (*strDest++ = * strSrc++) != ‘\0’ );
}

　　4分

void strcpy( char *strDest, const char *strSrc )
//将源字符串加const，表明其为输入参数，加2分
{
　 while( (*strDest++ = * strSrc++) != ‘\0’ );
}

　　7分

void strcpy(char *strDest, const char *strSrc)
{
　//对源地址和目的地址加非0断言，加3分
　assert( (strDest != NULL) && (strSrc != NULL) );
　while( (*strDest++ = * strSrc++) != ‘\0’ );
}

　　10分

//为了实现链式操作，将目的地址返回，加3分！

char * strcpy( char *strDest, const char *strSrc )
{
　assert( (strDest != NULL) && (strSrc != NULL) );
　char *address = strDest;
　while( (*strDest++ = * strSrc++) != ‘\0’ );
　　return address;
}

　　从2分到10分的几个答案我们可以清楚的看到，小小的strcpy竟然暗藏着这么多玄机，真不是盖的！需要多么扎实的基本功才能写一个完美的strcpy啊！

　　(4)对strlen的掌握，它没有包括字符串末尾的'\0'。

　　读者看了不同分值的strcpy版本，应该也可以写出一个10分的strlen函数了，完美的版本为： int strlen( const char *str ) //输入参数const

{
　assert( strt != NULL ); //断言字符串地址非0
　int len;
　while( (*str++) != '\0' )
　{
　　len++;
　}
　return len;
}

　　试题4：

void GetMemory( char *p )
{
　p = (char *) malloc( 100 );
}

void Test( void )
{
　char *str = NULL;
　GetMemory( str );
　strcpy( str, "hello world" );
　printf( str );
}

　　试题5：

char *GetMemory( void )
{
　char p[] = "hello world";
　return p;
}

void Test( void )
{
　char *str = NULL;
　str = GetMemory();
　printf( str );
}

　　试题6：

void GetMemory( char **p, int num )
{
　*p = (char *) malloc( num );
}

void Test( void )
{
　char *str = NULL;
　GetMemory( &str, 100 );
　strcpy( str, "hello" );
　printf( str );
}

　　试题7：

void Test( void )
{
　char *str = (char *) malloc( 100 );
　strcpy( str, "hello" );
　free( str );
　... //省略的其它语句
}

　　解答：

　　试题4传入中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；

　　试题5中

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。

　　试题6的GetMemory避免了试题4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
}

　　试题7存在与试题6同样的问题，在执行

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;

　　试题6的Test函数中也未对malloc的内存进行释放。

　　剖析：

　　试题4～7考查面试者对内存操作的理解程度，基本功扎实的面试者一般都能正确的回答其中50~60的错误。但是要完全解答正确，却也绝非易事。

　　对内存操作的考查主要集中在：

　　（1）指针的理解；

　　（2）变量的生存期及作用范围；

　　（3）良好的动态内存申请和释放习惯。

　　再看看下面的一段程序有什么错误：

swap( int* p1,int* p2 )
{
　int *p;
　*p = *p1;
　*p1 = *p2;
　*p2 = *p;
}

　　在swap函数中，p是一个“野”指针，有可能指向系统区，导致程序运行的崩溃。在VC++中DEBUG运行时提示错误“Access Violation”。该程序应该改为：

swap( int* p1,int* p2 )
{
　int p;
　p = *p1;
　*p1 = *p2;
　*p2 = p;
}

 　　3.内功题

　　试题1：分别给出BOOL，int，float，指针变量 与“零值”比较的 if 语句（假设变量名为var）

　　解答：

　　　BOOL型变量：if(!var)

　　　int型变量： if(var==0)

　　　float型变量：

　　　const float EPSINON = 0.00001;

　　　if ((x >= - EPSINON) && (x <= EPSINON)

　　　指针变量：　　if(var==NULL)

　　剖析：

　　考查对0值判断的“内功”，BOOL型变量的0判断完全可以写成if(var==0)，而int型变量也可以写成if(!var)，指针变量的判断也可以写成if(!var)，上述写法虽然程序都能正确运行，但是未能清晰地表达程序的意思。  
 
 

　　一般的，如果想让if判断一个变量的“真”、“假”，应直接使用if(var)、if(!var)，表明其为“逻辑”判断；如果用if判断一个数值型变量(short、int、long等)，应该用if(var==0)，表明是与0进行“数值”上的比较；而判断指针则适宜用if(var==NULL)，这是一种很好的编程习惯。

　　浮点型变量并不精确，所以不可将float变量用“==”或“！=”与数字比较，应该设法转化成“>=”或“<=”形式。如果写成if (x == 0.0)，则判为错，得0分。

　　试题2：以下为Windows NT下的32位C++程序，请计算sizeof的值

void Func ( char str[100] )
{
　sizeof( str ) = ?
}

void *p = malloc( 100 );
sizeof ( p ) = ?

　　解答：

sizeof( str ) = 4
sizeof ( p ) = 4

　　剖析：

　　Func ( char str[100] )函数中数组名作为函数形参时，在函数体内，数组名失去了本身的内涵，仅仅只是一个指针；在失去其内涵的同时，它还失去了其常量特性，可以作自增、自减等操作，可以被修改。

　　数组名的本质如下：

　　（1）数组名指代一种数据结构，这种数据结构就是数组；

　　例如：

char str[10];
cout << sizeof(str) << endl;

　　输出结果为10，str指代数据结构char[10]。

　　（2）数组名可以转换为指向其指代实体的指针，而且是一个指针常量，不能作自增、自减等操作，不能被修改；

char str[10];
str++; //编译出错，提示str不是左值　

　　（3）数组名作为函数形参时，沦为普通指针。

　　Windows NT 32位平台下，指针的长度（占用内存的大小）为4字节，故sizeof( str ) 、sizeof ( p ) 都为4。

　　试题3：写一个“标准”宏MIN，这个宏输入两个参数并返回较小的一个。另外，当你写下面的代码时会发生什么事？

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

　　解答：

#define MIN(A,B) ((A) <= (B) ? (A) : (B))

　　MIN(*p++, b)会产生宏的副作用

　　剖析：

　　这个面试题主要考查面试者对宏定义的使用，宏定义可以实现类似于函数的功能，但是它终归不是函数，而宏定义中括弧中的“参数”也不是真的参数，在宏展开的时候对“参数”进行的是一对一的替换。

　　程序员对宏定义的使用要非常小心，特别要注意两个问题：

　　（1）谨慎地将宏定义中的“参数”和整个宏用用括弧括起来。所以，严格地讲，下述解答：

#define MIN(A,B) (A) <= (B) ? (A) : (B)
#define MIN(A,B) (A <= B ? A : B )

　　都应判0分；

　　（2）防止宏的副作用。

　　宏定义#define MIN(A,B) ((A) <= (B) ? (A) : (B))对MIN(*p++, b)的作用结果是：

((*p++) <= (b) ? (*p++) : (*p++))

　　这个表达式会产生副作用，指针p会作三次++自增操作。

　　除此之外，另一个应该判0分的解答是：

#define MIN(A,B) ((A) <= (B) ? (A) : (B)); 

　　这个解答在宏定义的后面加“;”，显示编写者对宏的概念模糊不清，只能被无情地判0分并被面试官淘汰。

　　试题4：为什么标准头文件都有类似以下的结构？

#ifndef __INCvxWorksh
#define __INCvxWorksh
#ifdef __cplusplus

extern "C" {
#endif
/*...*/
#ifdef __cplusplus
}

#endif
#endif /* __INCvxWorksh */

　　解答：

　　头文件中的编译宏

#ifndef　__INCvxWorksh
#define　__INCvxWorksh
#endif 

　　的作用是防止被重复引用。

　　作为一种面向对象的语言，C++支持函数重载，而过程式语言C则不支持。函数被C++编译后在symbol库中的名字与C语言的不同。例如，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symbol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。_foo_int_int这样的名字包含了函数名和函数参数数量及类型信息，C++就是考这种机制来实现函数重载的。

　　为了实现C和C++的混合编程，C++提供了C连接交换指定符号extern "C"来解决名字匹配问题，函数声明前加上extern "C"后，则编译器就会按照C语言的方式将该函数编译为_foo，这样C语言中就可以调用C++的函数了。

　试题5：编写一个函数，作用是把一个char组成的字符串循环右移n个。比如原来是“abcdefghi”如果n=2，移位后应该是“hiabcdefgh”

　　函数头是这样的：

//pStr是指向以'\0'结尾的字符串的指针
//steps是要求移动的n

void LoopMove ( char * pStr, int steps )
{
　//请填充...
}

　　解答：

　　正确解答1：

void LoopMove ( char *pStr, int steps )
{
　int n = strlen( pStr ) - steps;
　char tmp[MAX_LEN];
　strcpy ( tmp, pStr + n );
　strcpy ( tmp + steps, pStr);
　*( tmp + strlen ( pStr ) ) = '\0';
　strcpy( pStr, tmp );
}

　　正确解答2：

void LoopMove ( char *pStr, int steps )
{
　int n = strlen( pStr ) - steps;
　char tmp[MAX_LEN];
　memcpy( tmp, pStr + n, steps );
　memcpy(pStr + steps, pStr, n );
　memcpy(pStr, tmp, steps );
}

　　剖析：

　　这个试题主要考查面试者对标准库函数的熟练程度，在需要的时候引用库函数可以很大程度上简化程序编写的工作量。

　　最频繁被使用的库函数包括：

　　（1） strcpy

　　（2） memcpy

　　（3） memset

　　试题6：已知WAV文件格式如下表，打开一个WAV文件，以适当的数据结构组织WAV文件头并解析WAV格式的各项信息。

　　WAVE文件格式说明表

 
 偏移地址 字节数 数据类型 内 容
文件头
 
 00H 4  Char "RIFF"标志
04H 4 int32 文件长度
08H 4 Char "WAVE"标志
0CH 4 Char "fmt"标志
10H 4   过渡字节（不定）
14H 2 int16 格式类别
16H 2 int16 通道数
18H 2 int16  采样率（每秒样本数），表示每个通道的播放速度
1CH 4 int32 波形音频数据传送速率
20H 2 int16 数据块的调整数（按字节算的）
22H 2   每样本的数据位数
24H 4 Char 数据标记符＂data＂
28H 4 int32 语音数据的长度

　　解答：

　　将WAV文件格式定义为结构体WAVEFORMAT：

typedef struct tagWaveFormat
{
　char cRiffFlag[4];
　UIN32 nFileLen;
　char cWaveFlag[4];
　char cFmtFlag[4];
　char cTransition[4];
　UIN16 nFormatTag ;
　UIN16 nChannels;
　UIN16 nSamplesPerSec;
　UIN32 nAvgBytesperSec;
　UIN16 nBlockAlign;
　UIN16 nBitNumPerSample;
　char cDataFlag[4];
　UIN16 nAudioLength;

} WAVEFORMAT;

　　假设WAV文件内容读出后存放在指针buffer开始的内存单元内，则分析文件格式的代码很简单，为：

WAVEFORMAT waveFormat;
memcpy( &waveFormat, buffer,sizeof( WAVEFORMAT ) ); 

　　直接通过访问waveFormat的成员，就可以获得特定WAV文件的各项格式信息。

　　剖析：

　　试题6考查面试者组织数据结构的能力，有经验的程序设计者将属于一个整体的数据成员组织为一个结构体，利用指针类型转换，可以将memcpy、memset等函数直接用于结构体地址，进行结构体的整体操作。 透过这个题可以看出面试者的程序设计经验是否丰富。

　　试题7：编写类String的构造函数、析构函数和赋值函数，已知类String的原型为：

class String
{
　public:
　　String(const char *str = NULL); // 普通构造函数
　　String(const String &other); // 拷贝构造函数
　　~ String(void); // 析构函数
　　String & operate =(const String &other); // 赋值函数
　private:
　　char *m_data; // 用于保存字符串
};

　　解答：

//普通构造函数

String::String(const char *str)
{
　if(str==NULL)
　{
　　m_data = new char[1]; // 得分点：对空字符串自动申请存放结束标志'\0'的空
　　//加分点：对m_data加NULL 判断
　　*m_data = '\0';
　}
　else
　{
　　int length = strlen(str);
　　m_data = new char[length+1]; // 若能加 NULL 判断则更好
　　strcpy(m_data, str);
　}
}

// String的析构函数

String::~String(void)
{
　delete [] m_data; // 或delete m_data;
}

//拷贝构造函数

String::String(const String &other) 　　　// 得分点：输入参数为const型
{
　int length = strlen(other.m_data);
　m_data = new char[length+1]; 　　　　//加分点：对m_data加NULL 判断
　strcpy(m_data, other.m_data);
}

//赋值函数

String & String::operate =(const String &other) // 得分点：输入参数为const型
{
　if(this == &other) 　　//得分点：检查自赋值
　　return *this;
　delete [] m_data; 　　　　//得分点：释放原有的内存资源
　int length = strlen( other.m_data );
　m_data = new char[length+1]; 　//加分点：对m_data加NULL 判断
　strcpy( m_data, other.m_data );
　return *this; 　　　　　　　　//得分点：返回本对象的引用
}

　　剖析：

　　能够准确无误地编写出String类的构造函数、拷贝构造函数、赋值函数和析构函数的面试者至少已经具备了C++基本功的60%以上！

　　在这个类中包括了指针类成员变量m_data，当类中包括指针类成员变量时，一定要重载其拷贝构造函数、赋值函数和析构函数，这既是对C++程序员的基本要求，也是《Effective　C++》中特别强调的条款。

　　仔细学习这个类，特别注意加注释的得分点和加分点的意义，这样就具备了60%以上的C++基本功！

　　试题8：请说出static和const关键字尽可能多的作用

　　解答：

　　static关键字至少有下列n个作用：

　　（1）函数体内static变量的作用范围为该函数体，不同于auto变量，该变量的内存只被分配一次，因此其值在下次调用时仍维持上次的值；

　　（2）在模块内的static全局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；

　　（3）在模块内的static函数只可被这一模块内的其它函数调用，这个函数的使用范围被限制在声明它的模块内；

　　（4）在类中的static成员变量属于整个类所拥有，对类的所有对象只有一份拷贝；

　　（5）在类中的static成员函数属于整个类所拥有，这个函数不接收this指针，因而只能访问类的static成员变量。  
 
 

　　const关键字至少有下列n个作用：

　　（1）欲阻止一个变量被改变，可以使用const关键字。在定义该const变量时，通常需要对它进行初始化，因为以后就没有机会再去改变它了；

　　（2）对指针来说，可以指定指针本身为const，也可以指定指针所指的数据为const，或二者同时指定为const；

　　（3）在一个函数声明中，const可以修饰形参，表明它是一个输入参数，在函数内部不能改变其值；

　　（4）对于类的成员函数，若指定其为const类型，则表明其是一个常函数，不能修改类的成员变量；

　　（5）对于类的成员函数，有时候必须指定其返回值为const类型，以使得其返回值不为“左值”。例如：

const classA operator*(const classA& a1,const classA& a2);

　　operator*的返回结果必须是一个const对象。如果不是，这样的变态代码也不会编译出错：

classA a, b, c;
(a * b) = c; // 对a*b的结果赋值

　　操作(a * b) = c显然不符合编程者的初衷，也没有任何意义。

　　剖析：

　　惊讶吗？小小的static和const居然有这么多功能，我们能回答几个？如果只能回答1~2个，那还真得闭关再好好修炼修炼。

　　这个题可以考查面试者对程序设计知识的掌握程度是初级、中级还是比较深入，没有一定的知识广度和深度，不可能对这个问题给出全面的解答。大多数人只能回答出static和const关键字的部分功能。

　　4.技巧题

　　试题1：请写一个C函数，若处理器是Big_endian的，则返回0；若是Little_endian的，则返回1

　　解答：

int checkCPU()
{
　{
　　union w
　　{
　　　int a;
　　　char b;
　　} c;
　　c.a = 1;
　　return (c.b == 1);
　}
}

　　剖析：

　　嵌入式系统开发者应该对Little-endian和Big-endian模式非常了解。采用Little-endian模式的CPU对操作数的存放方式是从低字节到高字节，而Big-endian模式对操作数的存放方式是从高字节到低字节。例如，16bit宽的数0x1234在Little-endian模式CPU内存中的存放方式（假设从地址0x4000开始存放）为：

内存地址 存放内容
0x4000 0x34
0x4001 0x12

　　而在Big-endian模式CPU内存中的存放方式则为：

内存地址 存放内容
0x4000 0x12
0x4001 0x34

　　32bit宽的数0x12345678在Little-endian模式CPU内存中的存放方式（假设从地址0x4000开始存放）为：

内存地址 存放内容
0x4000 0x78
0x4001 0x56
0x4002 0x34
0x4003 0x12

　　而在Big-endian模式CPU内存中的存放方式则为：

内存地址 存放内容
0x4000 0x12
0x4001 0x34
0x4002 0x56
0x4003 0x78

　　联合体union的存放顺序是所有成员都从低地址开始存放，面试者的解答利用该特性，轻松地获得了CPU对内存采用Little-endian还是Big-endian模式读写。如果谁能当场给出这个解答，那简直就是一个天才的程序员。

　　试题2：写一个函数返回1+2+3+…+n的值（假定结果不会超过长整型变量的范围）

　　解答：

int Sum( int n )
{
　return ( (long)1 + n) * n / 2;　　//或return (1l + n) * n / 2;
}

　　剖析：
　
　　对于这个题，只能说，也许最简单的答案就是最好的答案。下面的解答，或者基于下面的解答思路去优化，不管怎么“折腾”，其效率也不可能与直接return ( 1 l + n ) * n / 2相比！

int Sum( int n )
{
　long sum = 0;
　for( int i=1; i<=n; i++ )
　{
　　sum += i;
　}
　return sum;
} 

 

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