嵌入式程序员应该知道的16个问题

【转】http://blog.csdn.net/seraphsky/archive/2008/04/02/2244920.aspx

1、预处理器（Preprocessor）... 1

2、如何定义宏... 2

3、预处理器标识#error的目的是什么？... 4

4、死循环（Infinite loops）... 4

5、数据声明（Data declarations）... 5

6、关键字static的作用是什么？... 6

7、关键字const有什么含意？... 7

8、Volatile的使用... 9

9、位操作（Bit manipulation）... 12

10、访问固定的内存位置（Accessing fixed memory locations）... 13

11、中断（Interrupts）... 13

12、符号扩展的代码例子（Code examples）... 15

13、处理器字长导致的数据扩展问题... 16

14、动态内存分配（Dynamic memory allocation）... 16

15、用Typedef构造复合类型... 17

16、晦涩的语法及代码风格... 18

1、预处理器（Preprocessor）
用预处理指令#define 声明一个常数，用以表明1年中有多少秒（忽略闰年问题）

#define SECONDS_PER_YEAR (60 * 60 * 24 * 365)UL（大小写都行，常量后面可以加此标志，宏的命名风格要大写，多个之间用下划线）

我在这想看到几件事情：

1) #define 语法的基本知识（例如：不能以分号结束，括号的使用（表达式、参数等要括起来），等等）

2)懂得预处理器将为你计算常数表达式的值（难道不是替换么，先算再替？会将常数合并），因此，直接写出你是如何计算一年中有多少秒而不是计算出实际的值，是更清晰而没有代价的。

3) 意识到这个表达式将使一个16位机的整型数溢出-因此要用到长整型符号L,告诉编译器这个常数是的长整型数。

4) 如果你在你的表达式中用到UL（表示无符号长整型），那么你有了一个好的起点。记住，第一印象很重要。



2、如何定义宏
写一个"标准"宏MIN ，这个宏输入两个参数并返回较小的一个。

考点：（表达式、参数等要括起来）

#define MIN(A,B) （（A） <= (B) ? (A) : (B))

这个测试是为下面的目的而设的：

1) 标识#define在宏中应用的基本知识。这是很重要的。因为在嵌入(inline)操作符变为标准C的一部分之前，宏是方便产生嵌入代码的唯一方法，对于嵌入式系统来说，为了能达到要求的性能（当然主要是实时性哦，牺牲代码空间换取时间效率），嵌入代码经常是必须的方法。

2)三重条件操作符的知识。这个操作符存在C语言中的原因是它使得编译器能产生比if-then-else（存在条件转移会中断指令流水线）更优化的代码，了解这个用法是很重要的。

3) 懂得在宏中小心地把参数用括号括起来

4) 我也用这个问题开始讨论宏的副作用，例如：当你写下面的代码时会发生什么事？

least = MIN(*p++, b);



此处考点：inline函数和宏的区别

宏只是将参数完全替换，即MIN(*p++, b)进行宏展开后为（（*p++） <= (b) ? (*p++) : (b))，如果（*p++） <= (b)成立，则表达式的值为(*p++)，但由于在（*p++）<= (b)判断过程中改变了p的值，使得此时的? (*p++)非（*p++）<= (b)中的值了，违背了？号表达式的原意。

但是内联inline函数将进行参数检查，求出参数的值后再将此值带入函数中，因此（（A） <= (B) ? (A) : (B))中的A是一致的。



第一部分：宏
为什么要使用宏呢？
因为函数的调用必须要将程序执行的顺序转移到函数所存放在内存中的某个地址，将函数的程序内容执行完后，再返回到转去执行该函数前的地方。这种转移操作要求在转去执行前要保存现场并记忆执行的地址，转回后要恢复现场，并按原来保存地址继续执行。因此，函数调用要有一定的时间和空间方面的开销，于是将影响其效率。
而宏只是在预处理的地方把代码展开，不需要额外的空间和时间方面的开销，所以调用一个宏比调用一个函数更有效率。
但是宏也有很多的不尽人意的地方。
1、宏不能访问对象的私有成员。
2、宏的定义很容易产生二意性。

3、宏定义的常量在代码区，很多调试器不能够对其调试
我们举个例子：
#define square(x) (x*x)

避免这些错误的方法，一是给宏的参数都加上括号。
#define square(x) ((x)*(x))

第二部分：内联函数
从上面的阐述，可以看到宏有一些难以避免的问题，怎么解决呢？
内联函数是代码被插入到调用者代码处的函数。如同 #define 宏，内联函数通过避免被调用的开销来提高执行效率，尤其是它能够通过调用（“过程化集成”）被编译器优化。


内联函数和宏很类似，而本质区别在于，宏是由预处理器对宏进行替代，而内联函数是通过编译器控制来实现的。而且内联函数是真正的函数，只是在需要用到的时候，内联函数像宏一样的展开，所以取消了函数的参数压栈，减少了调用的开销。你可以象调用函数一样来调用内联函数，而不必担心会产生于处理宏的一些问题。
声明内联函数看上去和普通函数非常相似：
void f(int i, char c);
当你定义一个内联函数时，在函数定义前加上 inline 关键字，并且将定义放入头文件：
inline void f(int i, char c)
{
// ...
}
内联函数必须是和函数体的定义申明在一起，才有效。
像这样的申明inline function(int i)是没有效果的，编译器只是把函数作为普通的函数申明，我们必须定义函数体。
inline int function(int i) {return i*i;}
这样我们才算定义了一个内联函数。我们可以把它作为一般的函数一样调用。但是执行速度确比一般函数的执行速度要快。


当然，内联函数也有一定的局限性。就是函数中的执行代码不能太多了，如果，内联函数的函数体过大，一般的编译器会放弃内联方式，而采用普通的方式调用函数。这样，内联函数就和普通函数执行效率一样了。
有上面的两者的特性，我们可以用内联函数完全取代预处理宏。



3、预处理器标识#error的目的是什么？
如果你不知道答案，请看参考文献1。这问题对区分一个正常的伙计和一个书呆子是很有用的。只有书呆子才会读C语言课本的附录去找出象这种问题的答案。当然如果你不是在找一个书呆子，那么应试者最好希望自己不要知道答案。



4、死循环（Infinite loops）
嵌入式系统中经常要用到无限循环，你怎么样用C编写死循环呢？ 这个问题用几个解决方案。 

我首选的方案是：

while(1)

{



}

一些程序员更喜欢如下方案：

for(;;) （此处的判断效率要低的多，在汇编代码中看看？？？）

{



}

这个实现方式让我为难，因为这个语法没有确切表达到底怎么回事。如果一个应试者给出这个作为方案，我将用这个作为一个机会去探究他们这样做的基本原理。如果他们的基本答案是："我被教着这样做，但从没有想到过为什么。"这会给我留下一个坏印象。 （很多时候面试官关注你思考问题的方式，是否留意某些东西善于思考，可能并没有对错，只是偏好而已，比如memset和memcopy以及strcpy都能拷贝字符串，到底有什么区别呢？看你是否善于比较是否关注细节）



第三个方案是用 goto （goto语句在C中是应该尽量避免的，只在处理错误代码时用）

Loop:

...

goto Loop;

应试者如给出上面的方案，这说明或者他是一个汇编语言程序员（这也许是好事）或者他是一个想进入新领域的BASIC/FORTRAN程序员。