C 语言经典面试题

1.引言   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 = '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i-f(!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st-atic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-en-dian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;   }