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; } |
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。
(2) 工作线程的任务执行流程
for(;;) { // 检查任务队列是否有任务要运行 if( !CheckTaskQueue() ) { // 队列中没有任务 pPool->OnTaskIdle( this ); // 通知线程池,此线程已经空闲 if( WaitForTask() ) continue;// 继续循环 else return 0;// 终止线程 } else { // 有任务需要运行 pTask = GetTask(); // 取得新任务 try { while( !pTask->Run() ) { // 此处循环体为空,不断运行直到任务执行完毕 } } catch( … ) { WriteLog( … ); // 执行任务时产生异常,记录入日志 } delete pTask; // 任务执行完毕,删除此任务 } } |
在任务执行的核心部分,使用了try-catch控制块进行异常捕获。虽然异常会对程序速度有很略微的影响,但是因为要执行的任务是未知的,不能保证任务可以正常执行。因为一个任务的异常而导致服务器的服务程序崩溃,这是绝对不允许的。使用异常捕获不仅可以保证服务器流程的顺利执行,而且把异常信息存入日志文件,还可以跟踪错误。
性能测试
为了检验此线程池的性能是否和预期相同,并且分析出线程池的不同参数配置对系统性能的影响,特编写了测试程序对三组参数进行了测试,测试结果如图1所示:
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横坐标是任务数量;纵坐标是消耗时间,以秒(s)为单位。
参数1:N2 = 1, N5 = 1; 参数2:N2 = 5, N5 = 1; 参数3:N2 = 5, N5 = 5
测试中,系统的总的线程数限制为500,任务都是5ms。这里只针对N2和N5进行测试,N2是平均情况下系统每次向线程池中增加的任务数量,N5是每个线程一次执行任务数量。
在任务量比较小的情况下,三者的对系统性能的占用基本上相等。但是当任务量很巨大的时候,参数1比参数2效率要稍微高出一些,而参数3的执行效率几乎是前两者的一倍。
因为都是轻量级任务,所以N2的变化对系统效率的影响并不大,而N5的影响就很显著。
结束语
通过测试可以看出,在服务器中使用线程池后,并不意味着系统性能就一定可以提升。不同系统的任务有着各自不同的特点,这就需要根据服务器任务的特点进一步调整缓冲池的一些关键参数,才能最大程度的提高系统效率。这些参数就是上面分析过程中的N1、N2、N3、N4、N5、n1、n2、n3。