面试达人手册 - C语言知识点（持续更新）

1. 编译器

1.1 什么是GNU？

GNU（“GNU is Not Unix”的递归缩写）是一个自由的操作系统，其软件内容完全以GPL方式发布。创始人Stallman宣称GNU的发音应当为’Guh-NOO’（注：Gnu在英文中原意为非洲牛羚，发音与new相同）。

GNU作为操作系统，但其发展尚未完成，GNU的内核（称为Hurd）是主要拖后腿那个东东。在现实中，GNU系统核心多半使用Linux内核、FreeBSD等替代方案。

1.2 什么是GCC？

Richard Stallman编写GCC的最初愿望是希望有一个C语言的编译器，那时的GCC含义仅是GNU C Compiler而已。多年发展走来，GCC除了能支持C语言，还支持Objective-C、C++、Java等。GCC不单指GNU C语言编译器，俨然成为了GNU编译器家族(GNU Compiler Collection)了。

编译器通过文件的扩展名来分辨程序所用的语言。

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1.3 GCC的编译流程？

GCC的编译流程分为4步：

预处理
pre-processing

编译
compiling

汇编
assembling

链接
linking

GCC的命令格式
gcc [命令选项] [目标文件] [源文件]

GCC选项	作用
-o	指定GCC的输出目标文件
-E	编译器在预处理结束后，停止编译流程
-S	编译器在编译完成后，停止编译流程
-c	编译器在完成编译和汇编后，停止编译流程
-Wall	打开所有类型语法警告
-On	使用级别n来优化代码（GCC不同版本的优化效果可能不同） -O : 主要进行线程跳转和延迟退栈 进行优化 -O2 : 继承O1的优化效果； 还有处理器相关的（e.g. 指令调度）优化等 -O3: 继承O2的优化效果； 还有循环展开等优化； 建议： 在程序调试完成后，再打开优化选项，避免优化问题和bug信息同时处理起来比较困难
-g	添加代码的gdb调试功能

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1.4 GCC的各个编译步骤的作用？

GCC支持的编译处理方式表

文件后缀	含义	GCC编译流程	GCC编译命令
.c	c语言源程序
.m	Objective-C语言源程序
.C/.cc/.cxx/.cpp	c++语言源程序
.i	预处理过的C程序	预处理、编译、汇编、链接	gcc -E -o test.i test.c 预处理： 1) 去注释 2) 处理“#”开头的预处理部分（如：条件编译宏替换、头文件包含） 3) 预处理变量的处理（如：__file__, __FILE__, __LINE__, __STDC__…）
.ii	预处理过的C++程序	预处理、编译、汇编、链接
.s/.S	（已经编译过的）汇编程序	预处理、编译、汇编、链接	gcc -S -o test.s test.c/test.i 编译： 1) 检查程序规范性和语法错误等 2) 翻译生成汇编文件".s/.S"
.o	已经汇编过的二进制文件	预处理、编译、汇编、链接	gcc -c -o test.o test.s 汇编： 1） 生成二进制文件"*.o"
.a/.so	编译后的库文件	预处理、编译、汇编、链接	gcc -o test test.o 链接： 1) 指定函数库路径 2) 多文件整合

2. 如何使用GDB调试器?

GDB是GNU开源组织发布的一个Linux下强大的程序调试工具。

使用步骤	相关命令
1) 带参‘-g’编译源程序test.c，生成a.out	gcc -g -o a.out test.c
2) 使用gdb工具运行程序a.out，进入gdb模式	gdb a.out
3) 使用gdb命令

gdb命令	相关释义
l	查看源代码
b 30	设置第30行为断点
info b	查看断点的信息
p val	查看变量 ‘val’ 的值
r	运行
c	继续程序的运行
n	单步运行
q	退出

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3. 静态库/动态库的区别、生成和使用？

3.1 库的命令方式？

• lib[库的名称][.a/.so]

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3.2 静态库和动态库的比较？

库的类别	特点/作用
动态库(后缀".so")	动态库不会在编译后包含到可执行代码中，而是在程序运行是才被临时载入，因此程序运行时需要动态库存在，但是程序代码体积较小
静态库(后缀".a")	静态库在编译后被编译到生成的可执行文件中，因此可执行文件体积会庞大，但程序运行时就不需要库。

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3.3 制作方法？

1）静态库的制作

步骤	释义
1) 生成目标文件	gcc -c -o test.o test.c
2) 将目标文件编译生成静态库	ar -crs libtest.a test.o

2）动态库的制作

步骤	释义
1) 生成目标文件, 该文件是位置无关代码	gcc -c -fPIC -o test.o test.c
2) 将目标文件编译生成动态库	gcc -shared -o libtest.so test.o

3.4 使用方法？

1）静态库的使用（e.g. libtest.a）

gcc -static -o a.out main.c  -L /usr/lib  -ltest

• -L : 用于指定库文件的路径
• -l(小写字母): 用于指定编译时链接的库的名称
• -static: 选项表示强制使用静态库编译（当有同名同路径的动态库和静态库存在时，系统默认选择动态库）

2）动态库的使用（e.g. libtest.so）

gcc  -o main main.c  -L . -ltest

• -L: 用于指定库文件的路径
• -l(小写字母): 用于指定编译时链接的库的名称

3.5 动态库的加载方法？

三种加载方法	示例
方法1	将库移动到 /usr/lib 或者 /lib下
方法2	1) 在LD_LIBRARY_PATH环境变量中加上库所在路径 export LD_LIBRARY_PATH=~/work/lib/ 2) 查看环境变量：echo $LD_LIBRARY_PATH
方法3	1) 在/etc/ld.so.conf.d/目录中添加一个文件，文件内容为动态库路径 2) 执行 ldconfig 重新启动配置文件

4. 关键字

4.1 什么是空类型？

空类型是C语言的数据类型中的一种（基本类型、空类型、构造类型）；目前空类型分类中只有void。空类型并非无类型，本身也是一种数据结构，常用在类型转换和参数传递的过程中。

1） void

• 对函数返回值的限定
  • 返回值为void，表示函数没有返回值
• 对一般变量的限定
  • void* 可以指向任何类型的指针变量（如：int a=0; void* p = &a； p则为“无类型指针，指向变量a的地址”）。
  • 但是不能直接使用void来修饰一个变量：void a;在编译的时候会报错。

4.2 const

	const修饰的变量特点
1	const修饰的变量为常变量不是常量。
2	const修饰变量时（const int a = 1;等价于int const a = 1;），一旦被初始化后，不能再被直接赋值修改，否则编译器会报错。
3	const 修饰指针本身时(int* const p;)，（ ‘const’的位置：在 ‘*’ 的右侧，靠近指针变量本身），指针p本身不能被改变。
4	const 修饰指针指向的对象时(int const *p;)，（ ‘const’的位置：在 ‘*’ 的左侧，远离指针变量本身），指针p指向的内容不能被改变。

4.3 extern

序号	extern作用
1	修饰外部变量 ： 1) 防止重复定义 2) 声明（引用）外部变量
2	修饰外部函数（注：可省略） 1) 向编译器声明函数来源外部 2) 可省略：现代编译器自动会在所有参与编译的源文件中查找函数对应的声明
3	修饰C++中调用的C语言函数 1) 向C++编译器声明：参与编译的C函数按照C++编译方式命名

4.4 volatile

volatile 声明变量时，该变量在编译时会“免优化”。

1）变量用volatile声明的含义：

变量值可被某些编译器未知的因素更改，如：操作系统、硬件或者其它线程等。

2）遇到volatile关键字声明的变量：

• 编译器对访问该变量的代码就不再进行优化；
• 系统总是重新从它所在的内存读取数据，即使它前面的指令刚刚从该处读取过数据。

4.5 register

register 修饰的变量可存放在cpu寄存器中（变量是否存贮在寄存器中取决于实际寄存器的富余程度，应当尽量减少使用该关键字来修饰变量），便于快速访问那些高频访问的数值。

5. 数组、指针、函数（数组指针、指针数组、函数指针…）

6. 作用域

7. 内存空间分布

一个程序的内存空间分布	释义
stack \|/ … heap /|\	1. 为函数内部的局部变量提供存储空间。 2. 进行函数调用时，存储“过程活动记录”。 3. 用作暂时存储区。（如：计算一个很长的算术表达式时，可以将部分计算结果压入堆栈。）
bss	BSS (Block Started by Symbol)段 1. 存储未初始化 或 初始化为0的全局变量、静态变量 2. 未初始化的数据并不分配空间，只是记录所需空间大小 3. bss数据段不占用可执行文件的空间，其内容由操作系统初始化（清零）
data	1. 数据段存储经过初始化的全局和静态变量 2. data数据段占用可执行文件的空间 3. data和.bss在加载时合并到一个Segment（Data Segment）中，这个Segment是可读可写的
text	1. 二进制形式的程序代码、函数； 2. 在其中.rodata段也可包含一些只读的常数变量，例如字符串常量等。 3.有些常量并不在只读数据区（如：立即数与指令编译在一起直接放在代码段） 4. 程序加载运行时，.rodata段和.text段通常合并到一个Segment（Text Segment）中，操作系统将这个Segment的页面只读保护起来，防止意外的改写

#include   

int a=1; 			//a, 在数据段（全局已初始化数据区）
char *p;			//p，在BSS（未初始化全局变量）   
  
int main()  
{
	int b; 							//b 在栈区（局部变量）
	char s[]="abc"; 				//s在栈区（局部数组变量）; "abc"在常量区(.rodata)  
	char *p1; 						//p1在栈区（局部变量）
	char *p2="123"; 				//p2在栈区，"123"在常量区(.rodata)  
	static int c;	 				//c在bss段; 静态局部变量会自动初始化(因为BSS区自动用0或NULL初始化)  
	p1=(char*)malloc(10); 			//分配得来的10个字节的区域在堆区   
	free(p1);  
	p1=NULL; 						//显式地将p1置为NULL，避免以后错误地使用p1  
} 

8. 内存安全

9. 代码规范