嵌入式程序員需要了解的幾個(gè)問(wèn)題

　　2）。 一個(gè)中斷服務(wù)子程序中會(huì)訪問(wèn)到的非自動(dòng)變量（Non-automatic variables）

　　3）。 多線程應(yīng)用中被幾個(gè)任務(wù)共享的變量

　　回答不出這個(gè)問(wèn)題的人是不會(huì)被雇傭的。我認(rèn)為這是區(qū)分C程序員和嵌入式系統(tǒng)程序員的最基本的問(wèn)題。嵌入式系統(tǒng)程序員經(jīng)常同硬件、中斷、RTOS等等打交道，所用這些都要求volatile變量。不懂得volatile內(nèi)容將會(huì)帶來(lái)災(zāi)難。假設(shè)被面試者正確地回答了這是問(wèn)題（嗯，懷疑這否會(huì)是這樣），我將稍微深究一下，看一下這家伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。

　　1）。 一個(gè)參數(shù)既可以是const還可以是volatile嗎？解釋為什么。

　　2）。 一個(gè)指針可以是volatile 嗎？解釋為什么。

　　3）。 下面的函數(shù)有什么錯(cuò)誤：

　　int square（volatile int *ptr）

　　{

　　return *ptr * *ptr;

　　}

　　下面是答案：

　　1）。 是的。一個(gè)例子是只讀的狀態(tài)寄存器。它是volatile因?yàn)樗赡鼙灰庀氩坏降馗淖儭Ｋ莄onst因?yàn)槌绦虿粦?yīng)該試圖去修改它。

　　2）。 是的。盡管這并不很常見(jiàn)。例子是當(dāng)一個(gè)中服務(wù)子程序修改一個(gè)指向buffer的指針時(shí)。

　　3）。 這段代碼的有個(gè)惡作劇。這段代碼的目的是用來(lái)返指針*ptr指向值的平方，但是，由于*ptr指向一個(gè)volatile型參數(shù)，編譯器將產(chǎn)生類(lèi)似下面的代碼：

　　int square（volatile int *ptr）

　　{

　　int a，b;

　　a = *ptr;

　　b = *ptr;

　　return a * b;

　　}

　　由于*ptr的值可能被意想不到地該變，因此a和b可能是不同的。結(jié)果，這段代碼可能返不是你所期望的平方值！正確的代碼如下：

　　long square（volatile int *ptr）

　　{

　　int a;

　　a = *ptr;

　　return a * a;

　　}
位操作（Bit manipulation）

　　9. 嵌入式系統(tǒng)總是要用戶對(duì)變量或寄存器進(jìn)行位操作。給定一個(gè)整型變量a，寫(xiě)兩段代碼，

　　第一個(gè)設(shè)置a的bit 3，第二個(gè)清除a 的bit 3。在以上兩個(gè)操作中，要保持其它位不變。

　　對(duì)這個(gè)問(wèn)題有三種基本的反應(yīng)

　　1）。 不知道如何下手。該被面者從沒(méi)做過(guò)任何嵌入式系統(tǒng)的工作。

　　2）。 用bit fields。Bit fields是被扔到C語(yǔ)言死角的東西，它保證你的代碼在不同編譯器之間是不可移植的，同時(shí)也保證了的你的代碼是不可重用的。我最近不幸看到Infineon為其較復(fù)雜的通信芯片寫(xiě)的驅(qū)動(dòng)程序，它用到了bit fields因此完全對(duì)我無(wú)用，因?yàn)槲业木幾g器用其它的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)bit fields的。從道德講：永遠(yuǎn)不要讓一個(gè)非嵌入式的家

　　伙粘實(shí)際硬件的邊。

　　3）。 用 #defines 和 bit masks 操作。這是一個(gè)有極高可移植性的方法，是應(yīng)該被用到的方法。最佳的解決方案如下：

　　#define BIT3 （0x1《《3）

　　static int a;

　　void set_bit3（void）

　　{

　　a |= BIT3;

　　}

　　void clear_bit3（void）

　　{

　　a = ~BIT3;

　　}

　　一些人喜歡為設(shè)置和清除值而定義一個(gè)掩碼同時(shí)定義一些說(shuō)明常數(shù)，這也是可以接受的。我希望看到幾個(gè)要點(diǎn)：說(shuō)明常數(shù)、|=和=~操作。

　　訪問(wèn)固定的內(nèi)存位置（Accessing fixed memory locations）

　　10. 嵌入式系統(tǒng)經(jīng)常具有要求程序員去訪問(wèn)某特定的內(nèi)存位置的特點(diǎn)。在某工程中，要求設(shè)置一絕對(duì)地址為0x67a9的整型變量的值為0xaa66。編譯器是一個(gè)純粹的ANSI編譯器。寫(xiě)代碼去完成這一任務(wù)。

　　這一問(wèn)題測(cè)試你是否知道為了訪問(wèn)一絕對(duì)地址把一個(gè)整型數(shù)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換（typecast）為一指針是合法的。這一問(wèn)題的實(shí)現(xiàn)方式隨著個(gè)人風(fēng)格不同而不同。典型的類(lèi)似代碼如下：

　　int *ptr;

　　ptr = （int *）0x67a9;

　　*ptr = 0xaa55;

　　一個(gè)較晦澀的方法是：

　　*（int * const）（0x67a9） = 0xaa55;

　　即使你的品味更接近第二種方案，但我建議你在面試時(shí)使用第一種方案。

　　中斷（Interrupts）

　　11. 中斷是嵌入式系統(tǒng)中重要的組成部分，這導(dǎo)致了很多編譯開(kāi)發(fā)商提供一種擴(kuò)展——讓標(biāo)準(zhǔn)C支持中斷。具代表事實(shí)是，產(chǎn)生了一個(gè)新的關(guān)鍵字__interrupt。下面的代碼就使用了__interrupt關(guān)鍵字去定義了一個(gè)中斷服務(wù)子程序（ISR），請(qǐng)?jiān)u論一下這段代碼的。

　　__interrupt double compute_area （double radius）

　　{

　　double area = PI * radius * radius;

　　printf（“ Area = %f”， area）;

　　return area;

　　}

　　這個(gè)函數(shù)有太多的錯(cuò)誤了，以至讓人不知從何說(shuō)起了：

　　1）。 ISR 不能返回一個(gè)值。如果你不懂這個(gè)，那么你不會(huì)被雇用的。

　　2）。 ISR 不能傳遞參數(shù)。如果你沒(méi)有看到這一點(diǎn)，你被雇用的機(jī)會(huì)等同第一項(xiàng)。

　　3）。 在許多的處理器/編譯器中，浮點(diǎn)一般都是不可重入的。有些處理器/編譯器需要讓額處的寄存器入棧，有些處理器/編譯器就是不允許在ISR中做浮點(diǎn)運(yùn)算。此外，ISR應(yīng)該是短而有效率的，在ISR中做浮點(diǎn)運(yùn)算是不明智的。

　　4）。 與第三點(diǎn)一脈相承，printf（）經(jīng)常有重入和性能上的問(wèn)題。如果你丟掉了第三和第四點(diǎn)，我不會(huì)太為難你的。不用說(shuō)，如果你能得到后兩點(diǎn)，那么你的被雇用前景越來(lái)越光明了。

　　代碼例子（Code examples）

　　12 。 下面的代碼輸出是什么，為什么？

　　void foo（void）

　　{

　　unsigned int a = 6;

　　int b = -20;

　?。╝+b 》 6） ？ puts（“》 6”） ： puts（“《= 6”）;

　　}

　　這個(gè)問(wèn)題測(cè)試你是否懂得C語(yǔ)言中的整數(shù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換原則，我發(fā)現(xiàn)有些開(kāi)發(fā)者懂得極少這些東西。不管如何，這無(wú)符號(hào)整型問(wèn)題的答案是輸出是“》6”。原因是當(dāng)表達(dá)式中存在有符號(hào)類(lèi)型和無(wú)符號(hào)類(lèi)型時(shí)所有的操作數(shù)都自動(dòng)轉(zhuǎn)換為無(wú)符號(hào)類(lèi)型。 因此-20變成了一個(gè)非常大的正整數(shù)，所以該表達(dá)式計(jì)算出的結(jié)果大于6。這一點(diǎn)對(duì)于應(yīng)當(dāng)頻繁用到無(wú)符號(hào)數(shù)據(jù)類(lèi)型的嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是豐常重要的。如果你答錯(cuò)了這個(gè)問(wèn)題，你也就到了得不到這份工作的邊緣。

　　13. 評(píng)價(jià)下面的代碼片斷：

　　unsigned int zero = 0;

　　unsigned int compzero = 0xFFFF;

　　/*1‘s complement of zero */

　　對(duì)于一個(gè)int型不是16位的處理器為說(shuō)，上面的代碼是不正確的。應(yīng)編寫(xiě)如下：

　　unsigned int compzero = ~0;

　　這一問(wèn)題真正能揭露出應(yīng)試者是否懂得處理器字長(zhǎng)的重要性。在我的經(jīng)驗(yàn)里，好的嵌入式程序員非常準(zhǔn)確地明白硬件的細(xì)節(jié)和它的局限，然而PC機(jī)程序往往把硬件作為一個(gè)無(wú)法避免的煩惱。 到了這個(gè)階段，應(yīng)試者或者完全垂頭喪氣了或者信心滿滿志在必得。如果顯然應(yīng)試者不是很好，那么這個(gè)測(cè)試就在這里結(jié)束了。但如果顯然應(yīng)試者做得不錯(cuò)，那么我就扔出下面的追加問(wèn)題，這些問(wèn)題是比較難的，我想僅僅非常優(yōu)秀的應(yīng)試者能做得不錯(cuò)。提出這些問(wèn)題，我希望更多看到應(yīng)試者應(yīng)付問(wèn)題的方法，而不是答案。不管如何，你就當(dāng)是這個(gè)娛樂(lè)吧…

　　動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配（Dynamic memory allocation）

　　14. 盡管不像非嵌入式計(jì)算機(jī)那么常見(jiàn)，嵌入式系統(tǒng)還是有從堆（heap）中動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的過(guò)程的。那么嵌入式系統(tǒng)中，動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存可能發(fā)生的問(wèn)題是什么？

　　這里，我期望應(yīng)試者能提到內(nèi)存碎片，碎片收集的問(wèn)題，變量的持行時(shí)間等等。這個(gè)主題已經(jīng)在ESP雜志中被廣泛地討論過(guò)了（主要是 P.J. Plauger， 他的解釋遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)我這里能提到的任何解釋?zhuān)谢剡^(guò)頭看一下這些雜志吧！讓?xiě)?yīng)試者進(jìn)入一種虛假的安全感覺(jué)后，我拿出這么一個(gè)小節(jié)目：下面的代碼片段的輸出是什么，為什么？

　　char *ptr;

　　if （（ptr = （char *）malloc（0）） == NULL）

　　puts（“Got a null pointer”）;

　　else

　　puts（“Got a valid pointer”）;

　　這是一個(gè)有趣的問(wèn)題。最近在我的一個(gè)同事不經(jīng)意把0值傳給了函數(shù)malloc，得到了一個(gè)合法的指針之后，我才想到這個(gè)問(wèn)題。這就是上面的代碼，該代碼的輸出是“Got a valid pointer”。我用這個(gè)來(lái)開(kāi)始討論這樣的一問(wèn)題，看看被面試者是否想到庫(kù)例程這樣做是正確。得到正確的答案固然重要，但解決問(wèn)題的方法和你做決定的基本原理更重要些。

　　Typedef

　　15. Typedef 在C語(yǔ)言中頻繁用以聲明一個(gè)已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)類(lèi)型的同義字。也可以用預(yù)處理器做類(lèi)似的事。例如，思考一下下面的例子：

　　#define dPS struct s *

　　typedef struct s * tPS;

　　以上兩種情況的意圖都是要定義dPS 和 tPS 作為一個(gè)指向結(jié)構(gòu)s指針。哪種方法更好呢？（如果有的話）為什么？這是一個(gè)非常微妙的問(wèn)題，任何人答對(duì)這個(gè)問(wèn)題