C/C++ 程序設計員應聘常見面試試題深入剖析

2019-11-17 05:27:21

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供稿：網友

1.引言

　　本文的寫作目的并不在于提供C/C++程序員求職面試指導，而旨在從技術上分析面試題的內涵。文中的大多數面試題來自各大論壇，部分試題解答也參考了網友的意見。

　　許多面試題看似簡單，卻需要深厚的基本功才能給出完美的解答。企業要求面試者寫一個最簡單的strcpy函數都可看出面試者在技術上究竟達到了怎樣的程度，我們能真正寫好一個strcpy函數嗎？我們都覺得自己能，可是我們寫出的strcpy很可能只能拿到10分中的2分。讀者可從本文看到strcpy函數從2分到10分解答的例子，看看自己屬于什么樣的層次。此外，還有一些面試題考查面試者靈敏的思維能力。

　　分析這些面試題，本身包含很強的趣味性；而作為一名研發人員，通過對這些面試題的深入剖析則可進一步增強自身的內功。

　　2.找錯題

　　試題1：

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

　　試題2：

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

　　試題3：

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

　　解答：

　　試題1字符串str1需要11個字節才能存放下（包括末尾的’/0’），而string只有10個字節的空間，strcpy會導致數組越界；

　　對試題2，假如面試者指出字符數組str1不能在數組內結束可以給3分；假如面試者指出strcpy(string, str1)調用使得從str1內存起復制到string內存起所復制的字節數具有不確定性可以給7分，在此基礎上指出庫函數strcpy工作方式的給10分；

　　對試題3，if(strlen(str1) <= 10)應改為if(strlen(str1) < 10)，因為strlen的結果未統計’/0’所占用的1個字節。

　　剖析：

　　考查對基本功的把握：

　　(1)字符串以’/0’結尾；

　　(2)對數組越界把握的敏感度；

　　(3)庫函數strcpy的工作方式，假如編寫一個標準strcpy函數的總分值為10，下面給出幾個不同得分的答案：

　　2分

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

　　4分

void strcpy( char *strDest, const char *strSrc ) 
//將源字符串加const，表明其為輸入參數，加2分
{
　 while( (*strDest++ = * strSrc++) != ‘/0’ );
}

　　7分

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

　　10分

//為了實現鏈式操作，將目的地址返回，加3分！

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

　　從2分到10分的幾個答案我們可以清楚的看到，小小的strcpy竟然暗藏著這么多玄機，真不是蓋的！需要多么扎實的基本功才能寫一個完美的strcpy啊！

　　(4)對strlen的把握，它沒有包括字符串末尾的'/0'。

　　讀者看了不同分值的strcpy版本，應該也可以寫出一個10分的strlen函數了，完美的版本為： int strlen( const char *str ) //輸入參數const

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

　　試題4：

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

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

　　試題5：

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

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

　　試題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 ); 
}

　　試題7：

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

　　解答：

　　試題4傳入中GetMemory( char *p )函數的形參為字符串指針，在函數內部修改形參并不能真正的改變傳入形參的值，執行完

char *str = NULL;
GetMemory( str );

　　后的str仍然為NULL；

　　試題5中

char p[] = "hello world"; 
return p;

　　的p[]數組為函數內的局部自動變量，在函數返回后，內存已經被釋放。這是許多程序員常犯的錯誤，其根源在于不理解變量的生存期。

　　試題6的GetMemory避免了試題4的問題，傳入GetMemory的參數為字符串指針的指針，但是在GetMemory中執行申請內存及賦值語句

*p = (char *) malloc( num );
　　后未判定內存是否申請成功，應加上：

if ( *p == NULL )
{
　...//進行申請內存失敗處理
}

　　試題7存在與試題6同樣的問題，在執行

char *str = (char *) malloc(100);
　　后未進行內存是否申請成功的判定；另外，在free(str)后未置str為空，導致可能變成一個“野”指針，應加上：

str = NULL;
　　試題6的Test函數中也未對malloc的內存進行釋放。

　　剖析：

　　試題4～7考查面試者對內存操作的理解程度，基本功扎實的面試者一般都能正確的回答其中50~60的錯誤。但是要完全解答正確，卻也絕非易事。

　　對內存操作的考查主要集中在：

　　（1）指針的理解；

　　（2）變量的生存期及作用范圍；

　　（3）良好的動態內存申請和釋放習慣。

　　再看看下面的一段程序有什么錯誤：

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

　　在swap函數中，p是一個“野”指針，有可能指向系統區，導致程序運行的崩潰。在VC++中DEBUG運行時提示錯誤“access Violation”。該程序應該改為：

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

3.內功題

　　試題1：分別給出BOOL，int，float，指針變量與“零值”比較的 if 語句（假設變量名為var）

　　解答：

　　　BOOL型變量：if(!var)

　　　int型變量： if(var==0)

　　　float型變量：

　　　const float EPSINON = 0.00001;

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

　　　指針變量：　　if(var==NULL)

　　剖析：

　　考查對0值判定的“內功”，BOOL型變量的0判定完全可以寫成if(var==0)，而int型變量也可以寫成if(!var)，指針變量的判定也可以寫成if(!var)，上述寫法雖然程序都能正確運行，但是未能清楚地表達程序的意思。
　一般的，假如想讓if判定一個變量的“真”、“假”，應直接使用if(var)、if(!var)，表明其為“邏輯”判定；假如用if判定一個數值型變量(short、int、long等)，應該用if(var==0)，表明是與0進行“數值”上的比較；而判定指針則適宜用if(var==NULL)，這是一種很好的編程習慣。

　　浮點型變量并不精確，所以不可將float變量用“==”或“！=”與數字比較，應該設法轉化成“>=”或“<=”形式。假如寫成if (x == 0.0)，則判為錯，得0分。

　　試題2：以下為Windows NT下的32位C++程序，請計算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] )函數中數組名作為函數形參時，在函數體內，數組名失去了本身的內涵，僅僅只是一個指針；在失去其內涵的同時，它還失去了其常量特性，可以作自增、自減等操作，可以被修改。

　　數組名的本質如下：

　　（1）數組名指代一種數據結構，這種數據結構就是數組；

　　例如：

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

　　輸出結果為10，str指代數據結構char[10]。

　　（2）數組名可以轉換為指向其指代實體的指針，而且是一個指針常量，不能作自增、自減等操作，不能被修改；

char str[10]; 
str++; //編譯出錯，提示str不是左值

　　（3）數組名作為函數形參時，淪為普通指針。

　　Windows NT 32位平臺下，指針的長度（占用內存的大小）為4字節，故sizeof( str ) 、sizeof ( p ) 都為4。

　　試題3：寫一個“標準”宏MIN，這個宏輸入兩個參數并返回較小的一個。另外，當你寫下面的代碼時會發生什么事？

least = MIN(*p++, b);
　　解答：

#define MIN(A,B) ((A) <= (B) ? (A) : (B))
　　MIN(*p++, b)會產生宏的副作用

　　剖析：

　　這個面試題主要考查面試者對宏定義的使用，宏定義可以實現類似于函數的功能，但是它終歸不是函數，而宏定義中括弧中的“參數”也不是真的參數，在宏展開的時候對“參數”進行的是一對一的替換。

　　程序員對宏定義的使用要非常小心，非凡要注重兩個問題：

　　（1）謹慎地將宏定義中的“參數”和整個宏用用括弧括起來。所以，嚴格地講，下述解答：

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

　　都應判0分；

　　（2）防止宏的副作用。

　　宏定義#define MIN(A,B) ((A) <= (B) ? (A) : (B))對MIN(*p++, b)的作用結果是：

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

　　這個表達式會產生副作用，指針p會作三次++自增操作。

　　除此之外，另一個應該判0分的解答是：

#define MIN(A,B) ((A) <= (B) ? (A) : (B));
　　這個解答在宏定義的后面加“;”，顯示編寫者對宏的概念模糊不清，只能被無情地判0分并被面試官淘汰。

　　試題4：為什么標準頭文件都有類似以下的結構？

#ifndef __INCvxWorksh
#define __INCvxWorksh 
#ifdef __cplusplus

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

#endif 
#endif /* __INCvxWorksh */

　　解答：

　　頭文件中的編譯宏

#ifndef　__INCvxWorksh
#define　__INCvxWorksh
#endif

　　的作用是防止被重復引用。

　　作為一種面向對象的語言，C++支持函數重載，而過程式語言C則不支持。函數被C++編譯后在symbol庫中的名字與C語言的不同。例如，假設某個函數的原型為：

void foo(int x, int y);
　　該函數被C編譯器編譯后在symbol庫中的名字為_foo，而C++編譯器則會產生像_foo_int_int之類的名字。_foo_int_int這樣的名字包含了函數名和函數參數數量及類型信息，C++就是考這種機制來實現函數重載的。

　　為了實現C和C++的混合編程，C++提供了C連接交換指定符號extern "C"來解決名字匹配問題，函數聲明前加上extern "C"后，則編譯器就會按照C語言的方式將該函數編譯為_foo，這樣C語言中就可以調用C++的函數了。試題5：編寫一個函數，作用是把一個char組成的字符串循環右移n個。比如原來是“abcdefghi”假如n=2，移位后應該是“hiabcdefgh”

　　函數頭是這樣的：

//pStr是指向以'/0'結尾的字符串的指針
//steps是要求移動的n

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

　　解答：

　　正確解答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 );
}

　　正確解答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：

　　這個試題主要考查面試者對標準庫函數的熟練程度，在需要的時候引用庫函數可以很大程度上簡化程序編寫的工作量。

　　最頻繁被使用的庫函數包括：

　　（1） strcpy

　　（2） memcpy

　　（3） memset

　　試題6：已知WAV文件格式如下表，打開一個WAV文件，以適當的數據結構組織WAV文件頭并解析WAV格式的各項信息。

　　WAVE文件格式說明表

偏移地址字節數數據類型內容文件頭 00H4 Char"RIFF"標志04H4int32文件長度08H4Char"WAVE"標志0CH4Char"fmt"標志10H4過渡字節（不定）14H2int16格式類別16H2int16通道數18H2int16 采樣率（每秒樣本數），表示每個通道的播放速度1CH4int32波形音頻數據傳送速率20H2int16數據塊的調整數（按字節算的）22H2每樣本的數據位數24H4Char數據標記符＂data＂28H4int32語音數據的長度
　　解答：

　　將WAV文件格式定義為結構體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;

　　假設WAV文件內容讀出后存放在指針buffer開始的內存單元內，則分析文件格式的代碼很簡單，為：

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

　　直接通過訪問waveFormat的成員，就可以獲得特定WAV文件的各項格式信息。

　　剖析：

　　試題6考查面試者組織數據結構的能力，有經驗的程序設計者將屬于一個整體的數據成員組織為一個結構體，利用指針類型轉換，可以將memcpy、memset等函數直接用于結構體地址，進行結構體的整體操作。透過這個題可以看出面試者的程序設計經驗是否豐富。

　　試題7：編寫類String的構造函數、析構函數和賦值函數，已知類String的原型為：

class String
{ 
　public: 
　　String(const char *str = NULL); // 普通構造函數 
　　String(const String &other); // 拷貝構造函數 
　　~ String(void); // 析構函數 
　　String & Operate =(const String &other); // 賦值函數 
　private: 
　　char *m_data; // 用于保存字符串 
};

　　解答：

//普通構造函數

String::String(const char *str) 
{
　if(str==NULL) 
　{
　　m_data = new char[1]; // 得分點：對空字符串自動申請存放結束標志'/0'的空
　　//加分點：對m_data加NULL 判定
　　*m_data = '/0'; 
　} 
　else
　{
　　int length = strlen(str); 
　　m_data = new char[length+1]; // 若能加 NULL 判定則更好 
　　strcpy(m_data, str); 
　}
}

// String的析構函數

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

//拷貝構造函數

String::String(const String &other) 　　　// 得分點：輸入參數為const型
{ 
　int length = strlen(other.m_data); 
　m_data = new char[length+1]; 　　　　//加分點：對m_data加NULL 判定
　strcpy(m_data, other.m_data); 
}

//賦值函數

String & String::operate =(const String &other) // 得分點：輸入參數為const型
{ 
　if(this == &other) 　　//得分點：檢查自賦值
　　return *this; 
　delete [] m_data; 　　　　//得分點：釋放原有的內存資源
　int length = strlen( other.m_data ); 
　m_data = new char[length+1]; 　//加分點：對m_data加NULL 判定
　strcpy( m_data, other.m_data ); 
　return *this; 　　　　　　　　//得分點：返回本對象的引用
}

　　剖析：

　　能夠準確無誤地編寫出String類的構造函數、拷貝構造函數、賦值函數和析構函數的面試者至少已經具備了C++基本功的60%以上！

　　在這個類中包括了指針類成員變量m_data，當類中包括指針類成員變量時，一定要重載其拷貝構造函數、賦值函數和析構函數，這既是對C++程序員的基本要求，也是《Effective　C++》中非凡強調的條款。

　　仔細學習這個類，非凡注重加注釋的得分點和加分點的意義，這樣就具備了60%以上的C++基本功！

　　試題8：請說出static和const要害字盡可能多的作用

　　解答：

　　static要害字至少有下列n個作用：

　　（1）函數體內static變量的作用范圍為該函數體，不同于auto變量，該變量的內存只被分配一次，因此其值在下次調用時仍維持上次的值；

　　（2）在模塊內的static全局變量可以被模塊內所用函數訪問，但不能被模塊外其它函數訪問；

　　（3）在模塊內的static函數只可被這一模塊內的其它函數調用，這個函數的使用范圍被限制在聲明它的模塊內；

　　（4）在類中的static成員變量屬于整個類所擁有，對類的所有對象只有一份拷貝；

　　（5）在類中的static成員函數屬于整個類所擁有，這個函數不接收this指針，因而只能訪問類的static成員變量。

　　const要害字至少有下列n個作用：

　　（1）欲阻止一個變量被改變，可以使用const要害字。在定義該const變量時，通常需要對它進行初始化，因為以后就沒有機會再去改變它了；

　　（2）對指針來說，可以指定指針本身為const，也可以指定指針所指的數據為const，或二者同時指定為const；

　　（3）在一個函數聲明中，const可以修飾形參，表明它是一個輸入參數，在函數內部不能改變其值；

　　（4）對于類的成員函數，若指定其為const類型，則表明其是一個常函數，不能修改類的成員變量；

　　（5）對于類的成員函數，有時候必須指定其返回值為const類型，以使得其返回值不為“左值”。例如：

const classA operator*(const classA& a1,const classA& a2);
　　operator*的返回結果必須是一個const對象。假如不是，這樣的變態代碼也不會編譯出錯：

classA a, b, c;
(a * b) = c; // 對a*b的結果賦值

　　操作(a * b) = c顯然不符合編程者的初衷，也沒有任何意義。

　　剖析：

　　驚奇嗎？小小的static和const居然有這么多功能，我們能回答幾個？假如只能回答1~2個，那還真得閉關再好好修煉修煉。

　　這個題可以考查面試者對程序設計知識的把握程度是初級、中級還是比較深入，沒有一定的知識廣度和深度，不可能對這個問題給出全面的解答。大多數人只能回答出static和const要害字的部分功能。

　　4.技巧題

　　試題1：請寫一個C函數，若處理器是Big_endian的，則返回0；若是Little_endian的，則返回1

　　解答：

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

　　剖析：

　　嵌入式系統開發者應該對Little-endian和Big-endian模式非常了解。采用Little-endian模式的CPU對操作數的存放方式是從低字節到高字節，而Big-endian模式對操作數的存放方式是從高字節到低字節。例如，16bit寬的數0x1234在Little-endian模式CPU內存中的存放方式（假設從地址0x4000開始存放）為：

內存地址存放內容0x40000x340x40010x12
　　而在Big-endian模式CPU內存中的存放方式則為：

內存地址存放內容0x40000x120x40010x34
　　32bit寬的數0x12345678在Little-endian模式CPU內存中的存放方式（假設從地址0x4000開始存放）為：

內存地址存放內容0x40000x780x40010x560x40020x340x40030x12
　　而在Big-endian模式CPU內存中的存放方式則為：

內存地址存放內容0x40000x120x40010x340x40020x560x40030x78
　　聯合體union的存放順序是所有成員都從低地址開始存放，面試者的解答利用該特性，輕松地獲得了CPU對內存采用Little-endian還是Big-endian模式讀寫。假如誰能當場給出這個解答，那簡直就是一個天才的程序員。

　　試題2：寫一個函數返回1+2+3+…+n的值（假定結果不會超過長整型變量的范圍）

　　解答：

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

　　剖析：
　
　　對于這個題，只能說，也許最簡單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優化，不管怎么“折騰”，其效率也不可能與直接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;
}

　　所以程序員們需要敏感地將數學等知識用在程序設計中。

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