C 语言面试题

基础知识

什么是程序

• 程序：一组计算机能识别和执行的指令，每一条指令使计算机执行特定的操作，只要让计算机执行这个程序，计算机就会自动地、有条不紊地进行工作。
  计算机的一切操作都是由程序控制的，离开程序，计算机将一事无成。

• 一个程序包括以下两方面的信息：

  • （1）对数据的描述。在程序中要指定到哪些数据以及这些数据的类型和结构的组织形式，这就是数据结构。
  • （2）对操作的描述。即要求计算机进行操作的步骤，也就是算法。

软件可分为哪两部分

• 系统软件：操作系统、高级语言。
• 应用软件：用户根据自己的实际需要设计一些应用程序，例如学生成绩统计程序、财务管理程序、工程中的计算程序等。

介绍一下 C 语言

• C 语言是一种用途广泛、功能强大、使用灵活的过程性编程语言，既可用于编写应用软件，又能用于编写系统软件。因此 C 语言问世以后得到迅速推广。

什么是计算机语言

如果想人和计算机交流信息，必须有一种计算机和人都能识别的语言，这就是计算机语言。

简述一下计算机语言的发展

• 第一阶段：计算机低级语言

  • 机器语言（由 0 和 1 组成的指令），一般计算机的指令长度为 16，即以 16 个二进制数（0 或 1）组成一条指令，难以推广使用。
  • 汇编语言（用英文字母和数字表示指令），例如用 ADD 代表“加”，SUB 代表“减”，不能直接执行，汇编程序翻译成机器语言。
  • 缺点：可移植性差，由于它“贴近”计算机，或者说离计算机“很近”，称为计算机低级语言（low level language）。

• 第二阶段：计算机高级语言（接近于人的自然语言和数学语言）

  计算机也是不能直接识别高级程序语言程序的，也要进行“翻译”。用一种称为编译程序或解释程序的软件把高级语言写的程序（称为源程序，source program）转换为机器指令的程序（称为目标文件，object program），链接目标文件，生成可执行的文件。比如：C、C++、Visual Basic、Java 等

  • 面向过程的语言

    • （1）非结构化的语言：初期的语言属于非结构化的语言，编程风格比较随意，只要符合语法规则即可，没有严格的规范要求，程序中的流程可以随意跳转。人们往往追求程序执行的效率而采用了许多“小技巧”，使程序变得难以阅读和维护。早期的 Basic，Fortrant 和 Algol 等都属于非结构化的语言。
    • （2）结构化语言：为了解决以上问题，提出了“结构化程序设计方法”，规定程序必须由具有良好的基本结构（顺序结构、分支结构、循环结构）构成，程序中的流程不允许随意跳转，程序总是由上而下顺序执行各个基本结构。这种程序结构清晰，易于编写、阅读和维护。Qbasic、Fortran 77 和 C 语言等属于结构化语言，这些语言的特点是支持结构化程序设计方法。

  • 面向对象的语言

    • 近十多年来，在处理规模较大的问题时，开始使用面向对象的语言。C++、C#、Visual Basic 和 Java 等语言是支持面向对象程序设计方法的语言

C 语言主要特点

• （1）语言简洁、紧凑，使用方便、灵活，只有 37 个关键字、9 种控制语句，程序书写形式自由，源程序短
• （2）运算符丰富
• （3）数据类型丰富
  包括：整型、浮点型、字符型、数组类型、指针类型、结构体类型、共用体类型；
  C99又扩充了复数浮点类型、超长整型（long long）、布尔类型（bool）
  指针类型数据，能用来实现各种复杂的数据结构（如链表、树、栈等）的运算。
• （4）具有结构化的控制语句
  如if…else语句、while语句、do…while语句、switch语句、for语句
  用函数作为程序的模块单位，便于实现程序的模块化。
  C语言是完全模块化和结构化的语言。
• （5）语法限制不太严格，程序设计自由度大
• （6）C语言允许直接访问物理地址，能进行位（bit）操作，能实现汇编语言的大部分功能，可以直接对硬件进行操作。因此C语言既具有高级语言的功能，又具有低级语言的许多功能，可用来编写系统软件。C语言的这种双重性，使它既是成功的系统语言描述，又是通用的程序设计语言。
• （7）用C语言编写的程序可移植性好。由于C的编译系统相当简洁，因此很容易移植到新的系统。而且C编译系统在新的系统上运行时，可以直接编译“标准链接库”中的大部分功能，不需要修改源代码，因为标准链接库是用可移植的C语言写的。因此，几乎在所有的计算机系统中都可以使用C语言。
• （8）生成目标代码质量高，程序执行效率高

运行C程序的步骤与方法

（1）上机输入和编辑源程序（.c 文件）
（2）对源程序进行编译（.obj 文件）
（3）进行链接处理（.exe 文件）
（4）运行可执行程序，得到运行结果

程序设计的任务

1、问题分析
（1）对于接手的任务要进行认真的分析
（2）研究所给定的条件
（3）分析最后应达到的目标
（4）找出解决问题的规律
（5）选择解题的方法
2、设计算法
设计出解题的方法和具体步骤
3、编写程序
4、对源程序进行编辑、编译和连接
5、运行程序，分析结果
6、编写程序文档

算法

什么是算法

广义地说，为解决一个问题而采取的方法和步骤，就称为“算法”。
对同一个问题，可以有不同的解题方法和步骤。
为了有效地进行解题，不仅需要保证算法正确，还要考虑算法的质量，选择合适的算法。

算法的特性

一个有效的算法应该具有以下特点：

（1）有穷性
一个算法应包含有限的操作步骤，而不能是无限的。
（2）确定性
算法中的每一个步骤都应当是确定的，而不应当是含糊的、模棱两可的。
（3）有零个或多个输入
所谓输入是指在执行算法时需要从外界取得必要的信息。
（4）有一个或多个输出
算法的目的是为了求解，“解”就是输出。没有输出的算法是没有意义的。
（5）有效性
算法中的每一个步骤都应当能有效地执行，并得到确定的结果。

结构化程序设计方法

结构化程序设计强调程序设计风格和程序结构的规范化，提倡清晰的结构。
结构化程序设计方法的基本思路是：把一个复杂问题的求解过程分阶段进行，每个阶段处理的问题都控制在人们容易理解和处理的范围内。
采取以下方法保证得到结构化的程序：
（1）自顶向下
（2）逐步细化
（3）模块化设计
（4）结构化编码

算法有哪些描述方法？各有什么优缺点

（1）自然语言（2）伪代码（3）流程图（4）计算机语言

优缺点：
自然语言通俗易懂，但有歧义性；
伪代码方便实用，但没有流程图明晰，容易犯逻辑错误；
流程图明晰但绘制和修改时比较繁琐；
计算机语言表示算法严谨，但无法做到算法设计的第一步就使用计算机语言，读程序比看流程图要费神很多。

C 语言有哪两种选择语句

• （1）if 语句，实现两个分支的选择结构
• （2）switch 语句，实现多分支的选择结构

结构化的算法有哪几种结构

• 顺序结构：由顺序执行的一组语句或结构组成。
• 分支结构：根据判断条件，做出取舍，要么执行A分支要么执行B分支，必须执行其中的一个，不可全执行也不可全不执行。
• 循环结构：由需要反复执行的一段代码或者结构组成。
  任何算法功能都可以通过以上三种基本程序结构的组合来实现。

数据与数据类型

C 语言数据类型有哪几类？基本数据类型包括哪几类

• 语言提供了丰富的数据类型，可以根据这些数据类型构造出不同的结构。
• C中的数据类型包括：基本类型、构造类型、指针类型、空类型等。
• 其中基本类型包括：整型、字符型、实型（浮点型）等。

简述一下常量和变量

• 常量：在程序运行过程中，其值不能被改变的量

  • 整型常量：如1000,12345，0，-345
    实型常量：如十进制小数形式：0.34 ，-56.79，0.0
    字符常量：如‘？’
    转义字符：如‘\n’
    字符串常量：如“boy”
    符号常量：#define PI 3.1416

• 变量：在程序运行期间，变量的值是可以改变的

  • 变量必须先定义，后使用；
    定义变量时指定该变量的名字和类型；
    变量名和变量值是两个不同的概念；
    变量名实际上是以一个名字代表的一个存储地址；
    从变量中取值，实际上是通过变量名找到相应的内存地址，从该存储单元中读取数据。
• 常变量：const int a=3；const就是用来限定一个变量不允许被改变的。

C 语言中十进制、八进制和十六进制整常量是如何表示的

• 整型常量即整常数。C 整常数可用以下三种形式表示：
• ① 十进制整数；
• ② 八进制整数：以数字 0 开头的数是八进制数，如 0123 表示八进制数 123；
• 十六进制整数：以 0x 开头的数是十六进制数。如 0x123，代表十六进制数 123；

C 语言中为什么规定对所用到的变量“先定义，后使用”，这样做有什么好处

• （1）便于纠错；
• （2）便于编译系统为变量分配存储空间；
• （3）运算合法性检查；

简述一下标识符

• 标识符：一个对象的名字

  • C 语言规定标识符只能由字母、数字和下划线3种字符组成，且第一个字符必须为字母或下划线。
    合法的标识符：如sum，average，\_total，Class，day，BASIC，li\_ling
    不合法的标识符：如M.D.John，$123，#33，3D64，a>b

C 语句的分类

（1）控制语句：if、switch、for、while、do…while、continue、break、return、goto等
（2）函数调用语句
（3）表达式语句
（4）空语句
（5）复合语句
在C程序中，最常用的语句是：
赋值语句
输入输出语句
其中最基本的是赋值语句

预处理

什么是预编译

预编译又称预处理，是整个编译过程最先做的工作，即程序执行前的一些预处理工作。主要处理 # 开头的指令。如拷贝 #include 包含的文件代码、替换 #define 定义的宏、条件编译 #if 等。

何时需要预编译

• （1）总是使用不经常改动的大型代码体
• （2）程序由多个模块组成，所有模块都使用一组标准的包含文件和相同的编译选项。在这种情况下，可以将所有包含文件预编译为一个预编译头。

写一个 “标准” 宏，这个宏输入两个参数并返回较小的一个

#define MIN(x, y) ((x)<(y)?(x):(y)) //结尾没有;

# 与 ## 的作用

# 是把宏参数转化为字符串的运算符，## 是把两个宏参数连接的运算符。

例如：

#define STR(arg) #arg 则宏 STR(hello)展开时为”hello”
#define NAME(y) name_y 则宏 NAME(1)展开时仍为 name_y
#define NAME(y) name_##y 则宏 NAME(1)展开为 name_1
#define DECLARE(name, type) typename##_##type##_type，
则宏 DECLARE(val, int)展开为 int val_int_type

如何避免头文件被重复包含

例如，为避免头文件 my\_head.h 被重复包含，可在其中使用条件编译：

#ifndef _MY_HEAD_H

#define _MY_HEAD_H /*空宏*/

/*其他语句*/

#endif

关键字

static 关键字有什么用途呢

static 的用途主要有两个，一是用于修饰存储类型使之成为静态存储类型，二是用于修饰链接属性使之成为内部链接属性。

• （1）静态存储类型

在函数内定义的静态局部变量，该变量存在内存的静态区，所以即使该函数运行结束，静态变量的值不会被销毁，函数下次运行时能仍用到这个值。

在函数外定义的静态变量——静态全局变量，该变量的作用域只能在定义该变量的文件中，不能被其他文件通过 extern 引用。

• （2）内部链接属性

静态函数只能在声明它的源文件中使用。

const 关键字的作用

• （1）声明常态量，使得指定的变量不能被修改

/*a的值一直为5，不能被改变*/
const int a = 5;
/*b的值被赋值为10后，不能被改变*/
const int b; b = 10;
/*ptr为指向整型常量的指针，ptr的值可以修改，但不能修改其所指向的值*/
const int *ptr; 
/*ptr为指向整型的常量指针，ptr的值不能修改，但可以修改其所指向的值*/
int *const ptr;
/*ptr为指向整型常量的常量指针，ptr及其指向的值都不能修改*/
const int *const ptr;

• （2）修饰函数形参，使得形参在函数内不能被修改，表示输入参数

int fun(const int a);或int fun(const char *str);

• （3）修饰函数返回值，使得函数的返回值不能被修改

const char *getstr(void);使用：const *str= getstr();
const int getint(void); 使用：const int a =getint();

volatile 关键字的作用

volatile 指定的关键字可能被系统、硬件、进程/线程改变，强制编译器每次从内存中取得该变量的值，而不是从被优化后的寄存器中读取。例子:硬件时钟;多线程中被多个任务共享的变量等。

extern 关键字的作用

• （1）用于修饰变量或函数，表明该变量或函数都是在别的文件中定义的，提示编译器在其他文件中寻找定义。
• （2）用于extern “c“：为了能够正确实现C++代码调用其他C语言代码

sizeof 关键字的作用

sizeof 是在编译阶段处理，且不能被编译为机器码。sizeof 的结果等于对象或类型所占的内存字节数。sizeof 的返回值类型为 size\_t。

简述 const 的作用，const 与 #define 相比，有何特点

const 只读变量，有类型，而 #define 是定义宏，没有类型。

结构体

结构体的赋值

C 语言中对结构体变量的赋值或者在初始化或者在定义后按字段赋值。

结构体变量如何比较

虽然结构体变量之间可以通过=直接赋值，但不同通过比较符如 == 来比较，因为比较符只作用于基本数据类型。这个时候，只能通过 int memcmp(const void s1, const void s2, size\_t n); 来进行内存上的比较。

结构体位域

位域是一个或多个位的字段，不同长度的字段（如声明为unsigned int类型）存储于一个或多个其所声明类型的变量中（如整型变量中）。

位域的类型：可以是char、short、int，多数使用int，使用时最好带上signed或unsigned

位域的特点：字段可以不命名，如unsigned int :1;可用来填充；unsigned int :0; 0宽度用来强制在下一个整型（因此处是unsigned int类型）边界上对齐。

位域的好处：

1.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。这样节省存储空间，而且处理简便。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。

2.可以很方便的利用位域把一个变量给按位分解。比如只需要4个大小在0到3的随即数，就可以只rand()一次，然后每个位域取2个二进制位即可，省时省空间。

位域的缺点：

不同系统对位域的处理可能有不同的结果，如位段成员在内存中是从左向右分配的还是从右向左分配的，所以位域的使用不利于程序的可移植性。

结构体成员数组大小为 0

结构体数组成员的大小为 0，是 GNU C 的一个特性。好处是可以在结构体中分配不定长的大小。

typedef struct st
{
    inta;
    int b;
    char c[0];
}st_t;
sizeof(st_t)等于8，即char c[0]的大小为0.
#define SIZE 100
st_t *s = (st_t *)malloc(sizeof(st_t) + SIZE);

请问C++的类和C里面的struct有什么区别

c++中的类具有成员保护功能，并且具有继承，多态这类特点，而c里的struct没有。c里面的struct没有成员函数,不能继承,派生等等.

字符串

字符常量与字符串常量有什么区别

字符常量就是一个字符，用单引号括起来，占一个字节；而字符串常量是由若干个字符组合而成，用双引号括起来，存储时自动在后面加“\0”，即使同样是一个字符，字符串常量后面还要加一个“\0”。

函数

什么是函数

函数是指功能。每一个函数用来实现一个特定的功能，函数的名字反映其代表的功能。如下图是一个程序中函数调用的示意图。

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函数的分类

（1）从用户使用的角度划分

• ① 库函数：库函数是由系统提供的，用户不必自己定义，可直接使用它们。
• ② 用户自己定义的函数

（2）函数形式的划分

• ① 无参函数：在调用无参函数时，主调函数不向被调用函数传递数据。
• ② 有参函数：主调函数在调用被调用函数时，通过参数向被调用函数传递数据。

函数调用时的数据传递

定义函数时括号中的参数为形参，调用该括号中的参数为实参，在调用函数过程中发生的实参与形参间的数据传递，常称为“虚实结合”。实参向形参的数据传递是“值传递”，单向传递，只能由实参传给形参，而不能由形参传给实参。

函数参数入栈顺序

C 语言函数参数入栈顺序是从右向左的，这是由编译器决定的，更具体的说是函数调用约定决定了参数的入栈顺序。C 语言采用是函数调用约定是 \_\_cdecl 的，所以对于函数的声明，完整的形式是：

int __cdecl func(int a, int b);

inline 内联函数

inline 关键字仅仅是建议编译器做内联展开处理，即是将函数直接嵌入调用程序的主体，省去了调用/返回指令。

什么函数不能声明为虚函数

constructor

指针

指针和指针变量

一个变量的地址称为该变量的指针。如果有一个变量专门用来存放另一变量的地址（即指针），则称为指针变量。指针变量是指地址变量，用来存放地址，指针变量的值是地址（即指针）。

引用和指针有什么区别

1 引用必须被初始化，指针不必

2 引用初始化以后不能被改变，指针可以改变所指的对象

3 不存在指向空值的引用，但是存在指向空值的指针

在嵌入式开发中，为什么能通过 C 语言直接操作硬件

因为 C 有指针，它是 C 语言的灵魂，它可以直接访问内存。

链表的作用

{cat\_tips\_E}这是上一个问题的延申，一般会举一堆例子来说明它的作用，但这都不是重点，没有抓住主要矛盾{/cat\_tips\_E}

链表用于内存管理，链表节点中的指针域可以将不连续的内存彼此关联起来，实现内存的动态管理。

什么变量不能用指针指向

寄存器变量（register 修饰），因为这个变量会优先选择存放到 CPU 寄存器中，而指针只能指向内存的任务区域，但不能指向寄存器。 

有符号字符型和无符号字符型变量的最大值和最小值分别是多少（十六进制多少），为什么

有符号（-128—127，-0X80—0X7F），无符号（0-255,0X00—0XFF）。

描述实时系统的基本特性

在特定时间内完成特定任务，实时性和可靠性

全局变量和局部变量在内存中是否有区别

有区别，全局变量存储在静态数据库中，局部变量在堆栈

内存分配回收

malloc/free 与 new/delete 的区别

1) malloc与free是C/C++语言的标准库函数，new/delete是C++的运算符。它们都可用于申请动态内存和释放内存。

2) 对于非内部数据类型的对象而言，光用maloc/free无法满足动态对象的要求。对象在创建的同时要自动执行构造函数，对象在消亡之前要自动执行析构函数。由于malloc/free是库函数而不是运算符，不在编译器控制权限之内，不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加于malloc/free。因此C++语言需要一个能完成动态内存分配和初始化工作的运算符new，以及一个能完成清理与释放内存工作的运算符delete。注意new/delete不是库函数。

我们不要企图用malloc/free来完成动态对象的内存管理，应该用new/delete。由于内部数据类型的“对象”没有构造与析构的过程，对它们而言malloc/free和new/delete是等价的。

3) 既然new/delete的功能完全覆盖了malloc/free，为什么C++不把malloc/free淘汰出局呢？这是因为C++程序经常要调用C函数，而C程序只能用malloc/free管理动态内存。

如果用free释放“new创建的动态对象”，那么该对象因无法执行析构函数而可能导致程序出错。如果用delete释放“malloc申请的动态内存”，结果也会导致程序出错，但是该程序的可读性很差。所以new/delete必须配对使用，malloc/free也一样。

malloc(0) 返回值

如果请求的长度为0，则标准C语言函数malloc返回一个null指针或不能用于访问对象的非null指针，该指针能被free安全使用。

动态申请数据存在于哪里

堆中

堆栈溢出一般是由什么原因导致的

没有回收垃圾资源

文件

什么是文件

文件”一般指存储在外部介质上数据的集合，一批数据是以文件的形式存放在外部介质（如磁盘）上的。

文件的分类

• 按存储内容分类有：
  ①程序文件
  这种文件的内容是程序代码，包括源程序文件（后缀为.c）、目标文件（后缀为.obj）、可执行文件（后缀为.exe）等。
  ②数据文件
  文件的内容不是程序，而是供程序运行时读写的数据。
• 根据文件的组织形式，文件可以分为ASCII文件和二进制文件。

什么是数据流和流式文件

输入输出是数据传送的过程，常将输入输出形象地称为流（stream），即数据流，通常为字符流或字节（内容为二进制数据）流。
流式文件的存取是以字符（字节）为单位的，其输入输出数据流的开始和结束仅受程序控制而不受物理符号（如回车换行符）控制。

写出在 C 程序中使用文件的操作步骤

对文件的操作的步骤：先打开，后读写，最后关闭。

其他

写出 float x 与零值比较的 if 语句

if (x > 0.000001 && x < -0.000001)

不能做 switch() 的参数类型是

实型

do ... while 和 while ... do 有什么区别

前一个循环一遍再判断，后一个判断以后再循环

ASSERT() 的作用

ASSERT() 是一个调试程序时经常使用的宏，在程序运行时它计算括号内的表达式，如果表达式为FALSE (0), 程序将报告错误，并终止执行。如果表达式不为0，则继续执行后面的语句。这个宏通常原来判断程序中是否出现了明显非法的数据，如果出现了终止程序以免导致严重后果，同时也便于查找错误。例如，变量n在程序中不应该为0，如果为0可能导致错误，你可以这样写程序：

ASSERT( n != 0);
k = 10/ n;

ASSERT只有在Debug版本中才有效，如果编译为Release版本则被忽略。

assert()的功能类似，它是ANSI C标准中规定的函数，它与ASSERT的一个重要区别是可以用在Release版本中。

system("pause"); 的作用

系统的暂停程序，按任意键继续，屏幕会打印，"按任意键继续。。。。。"省去了使用getchar（）；

选择语句和循环语句对条件的判断的标准是什么

即何值为真、何值为假

非0为真，0位假。