C++/C程序员面试的一份试题

C++/C程序员面试的一份试题

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[i] = '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;

}

 

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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if(!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。

 

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　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！

 

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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static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-endian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;

}

 

　　所以程序员们需要敏感地将数学等知识用在程序设计中。