C语言核心概念与操作系统基础20问：嵌入式求职备战深度解析

1. 嵌入式系统中经常要用到无限循环，如何用C编写死循环？

答：while(1){} 或者 for(;;){}。

2. 程序的局部变量存在于哪里，全局变量存在于哪里，动态申请数据存在于哪里？

答：程序的局部变量存在于栈区；全局变量存在于静态区；动态申请数据存在于堆区。

3. 关键字const有什么含义？

答：
1)  表示只读。
2)  使用关键字const有助于编译器产生更紧凑的代码。
3)  使编译器能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。

4. 请问以下代码有什么问题？

答：代码没有为str指针分配有效的内存空间，strcpy操作将导致越界内存读写。虽然在某些环境下可能“正确”输出“hello”，但程序最终会因非法内存访问而崩溃。

5. 已知一个数组table，用一个宏定义，求出数据的元素个数

答：#define NTBL (sizeof(table)/sizeof(table[0]))

6. 写一个“标准”宏MIN ，这个宏输入两个参数并返回较小的一个。

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

考点：

1. 掌握#define在宏定义中的应用。在C99标准引入内联函数之前，宏是生成内联代码的主要方式，对于追求性能的嵌入式系统至关重要。
2. 理解三元条件运算符? :。编译器通常能为它生成比等价的if-then-else结构更优的代码。
3. 懂得在宏定义中小心地用括号将参数括起来，以避免因运算符优先级导致的意外错误。

7. do……while和while有什么区别？

答：do...while循环先执行一次循环体，再进行条件判断；而while循环是先进行条件判断，条件为真才执行循环体。

8. 什么是预编译，何时需要预编译？

答：预编译指令指示编译器在程序正式编译前执行某些操作。它通常用于以下场景：

1. 处理不经常改动的大型代码体。
2. 当程序由多个模块组成，且所有模块都使用一组相同的头文件和编译选项时，可以将这些头文件预编译为一个“预编译头文件(.pch)”，以提升编译速度。预编译指令可以放在程序的任何位置。

9. 一个32位的机器，该机器的指针是多少位？

答：指针的位数取决于CPU的地址总线位数。对于32位机器，其地址总线通常为32位，因此指针的长度是4个字节（32位）。

10. 局部变量能否和全局变量重名？

答：可以。当局部变量与全局变量同名时，在局部变量的作用域内（通常是函数内），引用该名称会访问局部变量，全局变量被暂时“屏蔽”。

11. 引用与指针有什么区别？

答：
1)  初始化：引用在定义时必须初始化，指针可以不初始化。
2)  可变性：引用一旦初始化后就不能再指向其他对象，而指针可以改变其指向。
3)  空值：不存在指向空值（NULL）的引用，但指针可以指向NULL。
4)  操作：对引用的所有操作都等同于对其所绑定对象的直接操作；指针则需要使用解引用操作符*。

12. 关键字static在C语言中的作用是什么？

答：static关键字主要有三种作用：

1. 在函数内部：声明一个静态局部变量。该变量在函数调用结束后不会销毁，其值在程序的整个生命周期内保持不变，但作用域仍仅限于该函数内。
2. 在模块内（函数外部）：声明一个静态全局变量。该变量只能被定义它的源文件内的所有函数访问，对其他源文件不可见，实现了访问限制。
3. 在模块内：声明一个静态函数。该函数只能被定义它的源文件内的其他函数调用，对其他源文件不可见。

13. static全局变量与普通的全局变量有什么区别？static函数与普通函数有什么区别？

答：

• static全局变量 vs 普通全局变量：两者存储方式相同（静态存储区）。核心区别在于作用域。普通全局变量的作用域是整个程序（所有源文件），而static全局变量的作用域仅限于定义它的源文件内，这有助于避免命名冲突和实现信息隐藏。
• static函数 vs 普通函数：区别同样在于作用域。普通（非静态）函数默认具有外部链接性，可以被其他源文件调用（需要声明）。而static函数具有内部链接性，只能在其定义的源文件内被调用。

14. 进程之间通信的途径有哪些？

答：进程间通信（IPC）的主要方式包括：

1. 无名管道 (pipe)：半双工，数据单向流动，只能用于具有亲缘关系（如父子进程）的进程间。
2. 有名管道 (named pipe / FIFO)：半双工，但提供了一个路径名与之关联，允许无亲缘关系的进程间通信。
3. 消息队列 (message queue)：消息的链表，存放于内核中，克服了管道只能承载无格式字节流和缓冲区大小受限等缺点。
4. 共享内存 (shared memory)：映射一段能被多个进程访问的内存。这是最快的IPC方式，通常需要配合信号量等机制来同步。
5. 信号量 (semaphore)：一个计数器，主要用于控制多个进程对共享资源的访问，实现进程间的同步与互斥。
6. 信号 (signal)：一种异步通信机制，用于通知接收进程某个事件已经发生。
7. 套接字 (socket)：功能最强大的IPC机制，可用于不同主机间的进程通信。

15. 产生死锁的原因是什么？

答：死锁是指多个并发进程因竞争系统资源而陷入相互等待的状态，导致都无法继续推进。其本质原因有两个：

1. 系统资源有限。
2. 进程推进的顺序不合理。

16. 死锁的4个必要条件

答：以下四个条件必须同时满足，才会发生死锁：

1. 互斥：资源一次只能被一个进程使用。
2. 占有且等待：进程在等待新资源的同时，继续占有已分配的资源。
3. 不可抢占：进程已获得的资源在未使用完之前，不能被强行剥夺。
4. 循环等待：存在一个进程-资源的环形等待链。

17. 死锁的处理方式有哪些？

答：死锁的处理策略主要分为四类：

• 预防死锁：通过破坏死锁的四个必要条件之一来预防。
  • 破坏“占有且等待”：要求进程一次性申请所有所需资源。
  • 破坏“不可抢占”：允许系统剥夺进程已占有的资源。
  • 破坏“循环等待”：为所有资源类型规定一个线性顺序，要求进程按序申请资源。
• 避免死锁：在资源动态分配过程中，使用算法（如银行家算法）预测此次分配是否会导致系统进入不安全状态，从而决定是否分配。
• 检测死锁：允许系统进入死锁状态，但通过定期检测资源分配图等方法来发现死锁。
• 解除死锁：检测到死锁后，通过剥夺资源或终止进程（选择一个“代价最小”的进程终止）来恢复系统。

18. 进程和线程有什么区别？

答：进程是资源分配和独立运行的基本单位，线程是CPU调度和执行的基本单位，是进程内的一个更小实体。主要区别如下：

1. 资源开销：进程拥有独立的地址空间，创建、切换开销大；线程共享进程资源，创建、切换开销小。
2. 通信方式：线程间可直接读写同一进程的全局变量、堆内存进行通信，简单但需注意同步；进程间通信（IPC）必须通过操作系统提供的机制（管道、共享内存等），相对复杂。
3. 健壮性：一个线程崩溃会导致整个进程崩溃；进程之间则相互隔离，一个进程崩溃通常不影响其他进程。
4. 执行与调度：线程是程序执行的实际单位，也是CPU调度的基本单位；进程不能直接被调度。

如何选择：

• 对资源保护和管理要求高、可接受较大开销时，使用多进程。
• 要求高效率、频繁切换、且资源共享和通信频繁时，使用多线程。

19. 线程是否具有相同的堆栈？

答：每个线程都有自己独立的堆栈，用于保存局部变量、函数调用现场等信息。这是线程能独立调度的基础。

20. TCP与UDP有啥区别？

答：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）是传输层的两大核心协议，主要区别如下：

特性	TCP	UDP
连接	面向连接，需三次握手建立连接	无连接，直接发送数据
可靠性	可靠：通过确认应答、重传、排序、流量控制等机制确保数据正确、有序、不丢失	不可靠：尽最大努力交付，不保证数据到达
数据传输	基于字节流的可靠传输	基于数据报的不可靠传输
速度与开销	速度相对较慢，系统开销大（需要维护连接状态）	速度快，系统开销小
通信模式	仅支持一对一通信	支持一对一、一对多、多对多通信
适用场景	文件传输、电子邮件、Web浏览等要求可靠性的场景	音视频流媒体、实时游戏、DNS查询等对速度敏感、能容忍少量丢包的场景

在当今网络质量普遍提升的背景下，UDP凭借其低延迟、高效率的特点，在实时性要求高的领域（如在线游戏、视频会议）应用越来越广泛。应用层可以在UDP之上实现自定义的可靠传输逻辑，以获得比TCP更灵活的体验。

希望这份涵盖了C语言核心与操作系统基础的面试题解析，能帮助你更好地备战嵌入式开发岗位。如果你在学习和实践中遇到更多问题，欢迎到云栈社区与其他开发者交流探讨。

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