【轉】C++ 筆試面試題目

Andy Niu發表於2014-01-23

原文:http://blog.csdn.net/txgc1009/article/details/6700830

許多面試題看似簡單,卻需要深厚的基本功才能給出完美的解答。企業要求面試者寫一個最簡單的strcpy函式都可看出面試者在技術上究竟達到了怎樣的程度,我們能真正寫好一個strcpy函式嗎?我們都覺得自己能,可是我們寫出的strcpy很可能只能拿到10分中的2分。讀者可從本文看到strcpy函式從2分到10分解答的例子,看看自己屬於什麼樣的層次。此外,還有一些面試題考查面試者敏捷的思維能力。

  分析這些面試題,本身包含很強的趣味性;而作為一名研發人員,通過對這些面試題的深入剖析則可進一步增強自身的內功。

找錯題

  試題1:

void test1()
{
 char string[10];
 char* str1 = "0123456789";
 strcpy( string, str1 );
}

  試題2:

void test2()
{
 char string[10], str1[10];
 int i;
 for(i=0; i<10; i++)
 {
  str1[i] = 'a';
 }
 strcpy( string, str1 );
}

  試題3:

void test3(char* str1)
{
 char string[10];
 if( strlen( str1 ) <= 10 )
 {
  strcpy( string, str1 );
 }
}

  解答:

  試題1字串str1需要11個位元組才能存放下(包括末尾的’\0’),而string只有10個位元組的空間,strcpy會導致陣列越界;

  對試題2,如果面試者指出字元陣列str1不能在陣列內結束可以給3分;如果面試者指出strcpy(string,str1)呼叫使得從str1記憶體起復制到string記憶體起所複製的位元組數具有不確定性可以給7分,在此基礎上指出庫函式strcpy工作方式的給10分;

  對試題3,if(strlen(str1) <= 10)應改為if(strlen(str1) <10),因為strlen的結果未統計’\0’所佔用的1個位元組。

  剖析:

  考查對基本功的掌握:

  (1)字串以’\0’結尾;

  (2)對陣列越界把握的敏感度;

  (3)庫函式strcpy的工作方式,如果編寫一個標準strcpy函式的總分值為10,下面給出幾個不同得分的答案:

  2分

void strcpy( char *strDest, char *strSrc )
{
  while( (*strDest++ = * strSrc++) != ‘\0’ );
}

  4分

void strcpy( char *strDest, const char *strSrc )
//將源字串加const,表明其為輸入引數,加2分
{
  while( (*strDest++ = * strSrc++) != ‘\0’ );
}

  7分

void strcpy(char *strDest, const char *strSrc)
{
 //對源地址和目的地址加非0斷言,加3分
 assert( (strDest != NULL) && (strSrc != NULL) );
 while( (*strDest++ = * strSrc++) != ‘\0’ );
}

  10分

//為了實現鏈式操作,將目的地址返回,加3分!

char * strcpy( char *strDest, const char *strSrc )
{
 assert( (strDest != NULL) && (strSrc != NULL) );
 char *address = strDest;
 while( (*strDest++ = * strSrc++) != ‘\0’ );
  return address;
}

  從2分到10分的幾個答案我們可以清楚的看到,小小的strcpy竟然暗藏著這麼多玄機,真不是蓋的!需要多麼紮實的基本功才能寫一個完美的strcpy啊!

  (4)對strlen的掌握,它沒有包括字串末尾的'\0'。

  讀者看了不同分值的strcpy版本,應該也可以寫出一個10分的strlen函式了,完美的版本為:int strlen( const char *str ) //輸入引數const

{
 assert( strt != NULL ); //斷言字串地址非0
 int len;
 while( (*str++) != '\0' )
 {
  len++;
 }
 return len;
}

  試題4:

void GetMemory( char *p )
{
 p = (char *) malloc( 100 );
}

void Test( void )
{
 char *str = NULL;
 GetMemory( str );
 strcpy( str, "hello world" );
 printf( str );
}

  試題5:

char *GetMemory( void )
{
 char p[] = "hello world";
 return p;
}

void Test( void )
{
 char *str = NULL;
 str = GetMemory();
 printf( str );
}

  試題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 );
}

  試題7:

void Test( void )
{
 char *str = (char *) malloc( 100 );
 strcpy( str, "hello" );
 free( str );
 ... //省略的其它語句
}

  解答:

  試題4傳入中GetMemory( char *p)函式的形參為字串指標,在函式內部修改形參並不能真正的改變傳入形參的值,執行完

char *str = NULL;
GetMemory( str );

  後的str仍然為NULL;

  試題5中

char p[] = "hello world";
return p;

  的p[]陣列為函式內的區域性自動變數,在函式返回後,記憶體已經被釋放。這是許多程式設計師常犯的錯誤,其根源在於不理解變數的生存期。

  試題6的GetMemory避免了試題4的問題,傳入GetMemory的引數為字串指標的指標,但是在GetMemory中執行申請記憶體及賦值語句

*p = (char *) malloc( num );

  後未判斷記憶體是否申請成功,應加上:

if ( *p == NULL )
{
 ...//進行申請記憶體失敗處理
}

  試題7存在與試題6同樣的問題,在執行

char *str = (char *) malloc(100);

  後未進行記憶體是否申請成功的判斷;另外,在free(str)後未置str為空,導致可能變成一個“野”指標,應加上:

str = NULL;

  試題6的Test函式中也未對malloc的記憶體進行釋放。

  剖析:

  試題4~7考查面試者對記憶體操作的理解程度,基本功紮實的面試者一般都能正確的回答其中50~60的錯誤。但是要完全解答正確,卻也絕非易事。

  對記憶體操作的考查主要集中在:

  (1)指標的理解;

  (2)變數的生存期及作用範圍;

  (3)良好的動態記憶體申請和釋放習慣。

  再看看下面的一段程式有什麼錯誤:

swap( int* p1,int* p2 )
{
 int *p;
 *p = *p1;
 *p1 = *p2;
 *p2 = *p;
}

  在swap函式中,p是一個“野”指標,有可能指向系統區,導致程式執行的崩潰。在VC++中DEBUG執行時提示錯誤“AccessViolation”。該程式應該改為:

swap( int* p1,int* p2 )
{
 int p;
 p = *p1;
 *p1 = *p2;
 *p2 = p;
}
 

內功題

  試題1:分別給出BOOL,int,float,指標變數 與“零值”比較的if 語句(假設變數名為var)

  解答:

   BOOL型變數:if(!var)

   int型變數: if(var==0)

   float型變數:

   const float EPSINON = 0.00001;

   if ((x >= - EPSINON) && (x <= EPSINON)

   指標變數:  if(var==NULL)

  剖析:

  考查對0值判斷的“內功”,BOOL型變數的0判斷完全可以寫成if(var==0),而int型變數也可以寫成if(!var),指標變數的判斷也可以寫成if(!var),上述寫法雖然程式都能正確執行,但是未能清晰地表達程式的意思。

  一般的,如果想讓if判斷一個變數的“真”、“假”,應直接使用if(var)、if(!var),表明其為“邏輯”判斷;如果用if判斷一個數值型變數(short、int、long等),應該用if(var==0),表明是與0進行“數值”上的比較;而判斷指標則適宜用if(var==NULL),這是一種很好的程式設計習慣。

  浮點型變數並不精確,所以不可將float變數用“==”或“!=”與數字比較,應該設法轉化成“>=”或“<=”形式。如果寫成if(x == 0.0),則判為錯,得0分。

  試題2:以下為Windows NT下的32位C++程式,請計算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])函式中陣列名作為函式形參時,在函式體內,陣列名失去了本身的內涵,僅僅只是一個指標;在失去其內涵的同時,它還失去了其常量特性,可以作自增、自減等操作,可以被修改。

  陣列名的本質如下:

  (1)陣列名指代一種資料結構,這種資料結構就是陣列;

  例如:

char str[10];
cout << sizeof(str) << endl;

  輸出結果為10,str指代資料結構char[10]。

  (2)陣列名可以轉換為指向其指代實體的指標,而且是一個指標常量,不能作自增、自減等操作,不能被修改;

char str[10];
str++; //編譯出錯,提示str不是左值 

  (3)陣列名作為函式形參時,淪為普通指標。

  Windows NT32位平臺下,指標的長度(佔用記憶體的大小)為4位元組,故sizeof( str )、sizeof ( p ) 都為4。

  試題3:寫一個“標準”巨集MIN,這個巨集輸入兩個引數並返回較小的一個。另外,當你寫下面的程式碼時會發生什麼事?

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

  解答:

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

  MIN(*p++, b)會產生巨集的副作用

  剖析:

  這個面試題主要考查面試者對巨集定義的使用,巨集定義可以實現類似於函式的功能,但是它終歸不是函式,而巨集定義中括弧中的“引數”也不是真的引數,在巨集展開的時候對“引數”進行的是一對一的替換。

  程式設計師對巨集定義的使用要非常小心,特別要注意兩個問題:

  (1)謹慎地將巨集定義中的“引數”和整個巨集用用括弧括起來。所以,嚴格地講,下述解答:

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

  都應判0分;

  (2)防止巨集的副作用。

  巨集定義#define MIN(A,B) ((A) <= (B) ? (A) :(B))對MIN(*p++, b)的作用結果是:

((*p++) <= (b) ? (*p++) : (*p++))

  這個表示式會產生副作用,指標p會作三次++自增操作。

  除此之外,另一個應該判0分的解答是:

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

  這個解答在巨集定義的後面加“;”,顯示編寫者對巨集的概念模糊不清,只能被無情地判0分並被面試官淘汰。

  試題4:為什麼標準標頭檔案都有類似以下的結構?

#ifndef __INCvxWorksh
#define __INCvxWorksh
#ifdef __cplusplus

extern "C" {
#endif
/*...*/
#ifdef __cplusplus
}

#endif
#endif /* __INCvxWorksh */

  解答:

  標頭檔案中的編譯巨集

#ifndef __INCvxWorksh
#define __INCvxWorksh
#endif

  的作用是防止被重複引用。

  作為一種物件導向的語言,C++支援函式過載,而過程式語言C則不支援。函式被C++編譯後在symbol庫中的名字與C語言的不同。例如,假設某個函式的原型為:

void foo(int x, int y);

  該函式被C編譯器編譯後在symbol庫中的名字為_foo,而C++編譯器則會產生像_foo_int_int之類的名字。_foo_int_int這樣的名字包含了函式名和函式引數數量及型別資訊,C++就是考這種機制來實現函式過載的。

  為了實現C和C++的混合程式設計,C++提供了C連線交換指定符號extern"C"來解決名字匹配問題,函式宣告前加上extern"C"後,則編譯器就會按照C語言的方式將該函式編譯為_foo,這樣C語言中就可以呼叫C++的函式了。
 

  試題5:編寫一個函式,作用是把一個char組成的字串迴圈右移n個。比如原來是“abcdefghi”如果n=2,移位後應該是“hiabcdefgh”

  函式頭是這樣的:

//pStr是指向以'\0'結尾的字串的指標
//steps是要求移動的n

void LoopMove ( char * pStr, int steps )
{
 //請填充...
}

  解答:

  正確解答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 );
}

  正確解答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:

  這個試題主要考查面試者對標準庫函式的熟練程度,在需要的時候引用庫函式可以很大程度上簡化程式編寫的工作量。

  最頻繁被使用的庫函式包括:

  (1) strcpy

  (2) memcpy

  (3) memset

  試題6:已知WAV檔案格式如下表,開啟一個WAV檔案,以適當的資料結構組織WAV檔案頭並解析WAV格式的各項資訊。

  WAVE檔案格式說明表

 

  解答:

  將WAV檔案格式定義為結構體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;

  假設WAV檔案內容讀出後存放在指標buffer開始的記憶體單元內,則分析檔案格式的程式碼很簡單,為:

WAVEFORMAT waveFormat;
memcpy( &waveFormat, buffer,sizeof( WAVEFORMAT ) );

  直接通過訪問waveFormat的成員,就可以獲得特定WAV檔案的各項格式資訊。

  剖析:

  試題6考查面試者組織資料結構的能力,有經驗的程式設計者將屬於一個整體的資料成員組織為一個結構體,利用指標型別轉換,可以將memcpy、memset等函式直接用於結構體地址,進行結構體的整體操作。透過這個題可以看出面試者的程式設計經驗是否豐富。

  試題7:編寫類String的建構函式、解構函式和賦值函式,已知類String的原型為:

class String
{
 public:
  String(const char *str = NULL); // 普通建構函式
  String(const String &other); // 拷貝建構函式
  ~ String(void); // 解構函式
  String & operate =(const String &other); //賦值函式
 private:
  char *m_data; // 用於儲存字串
};

  解答:

//普通建構函式

String::String(const char *str)
{
 if(str==NULL)
 {
  m_data = new char[1]; //得分點:對空字串自動申請存放結束標誌'\0'的空
  //加分點:對m_data加NULL 判斷
  *m_data = '\0';
 }
 else
 {
  int length = strlen(str);
  m_data = new char[length+1]; // 若能加 NULL 判斷則更好
  strcpy(m_data, str);
 }
}

// String的解構函式

String::~String(void)
{
 delete [] m_data; // 或delete m_data;
}

//拷貝建構函式

String::String(const String &other)    //得分點:輸入引數為const型
{
 int length = strlen(other.m_data);
 m_data = new char[length+1];     //加分點:對m_data加NULL判斷
 strcpy(m_data, other.m_data);
}

//賦值函式

String & String::operate =(const String &other) //得分點:輸入引數為const型
{
 if(this == &other)   //得分點:檢查自賦值
  return *this;
 delete [] m_data;     //得分點:釋放原有的記憶體資源
 int length = strlen( other.m_data );
 m_data = new char[length+1];  //加分點:對m_data加NULL判斷
 strcpy( m_data, other.m_data );
 return *this;         //得分點:返回本物件的引用
}

  剖析:

  能夠準確無誤地編寫出String類的建構函式、拷貝建構函式、賦值函式和解構函式的面試者至少已經具備了C++基本功的60%以上!

  在這個類中包括了指標類成員變數m_data,當類中包括指標類成員變數時,一定要過載其拷貝建構函式、賦值函式和解構函式,這既是對C++程式設計師的基本要求,也是《Effective C++》中特別強調的條款。

  仔細學習這個類,特別注意加註釋的得分點和加分點的意義,這樣就具備了60%以上的C++基本功!

  試題8:請說出static和const關鍵字儘可能多的作用

  解答:

  static關鍵字至少有下列n個作用:

  (1)函式體內static變數的作用範圍為該函式體,不同於auto變數,該變數的記憶體只被分配一次,因此其值在下次呼叫時仍維持上次的值;

  (2)在模組內的static全域性變數可以被模組內所用函式訪問,但不能被模組外其它函式訪問;

  (3)在模組內的static函式只可被這一模組內的其它函式呼叫,這個函式的使用範圍被限制在宣告它的模組內;

  (4)在類中的static成員變數屬於整個類所擁有,對類的所有物件只有一份拷貝;

  (5)在類中的static成員函式屬於整個類所擁有,這個函式不接收this指標,因而只能訪問類的static成員變數。

  const關鍵字至少有下列n個作用:

  (1)欲阻止一個變數被改變,可以使用const關鍵字。在定義該const變數時,通常需要對它進行初始化,因為以後就沒有機會再去改變它了;

  (2)對指標來說,可以指定指標本身為const,也可以指定指標所指的資料為const,或二者同時指定為const;

  (3)在一個函式宣告中,const可以修飾形參,表明它是一個輸入引數,在函式內部不能改變其值;

  (4)對於類的成員函式,若指定其為const型別,則表明其是一個常函式,不能修改類的成員變數;

  (5)對於類的成員函式,有時候必須指定其返回值為const型別,以使得其返回值不為“左值”。例如:

const classA operator*(const classA& a1,const classA&a2);

  operator*的返回結果必須是一個const物件。如果不是,這樣的變態程式碼也不會編譯出錯:

classA a, b, c;
(a * b) = c; // 對a*b的結果賦值

  操作(a * b) = c顯然不符合程式設計者的初衷,也沒有任何意義。

  剖析:

  驚訝嗎?小小的static和const居然有這麼多功能,我們能回答幾個?如果只能回答1~2個,那還真得閉關再好好修煉修煉。

  這個題可以考查面試者對程式設計知識的掌握程度是初級、中級還是比較深入,沒有一定的知識廣度和深度,不可能對這個問題給出全面的解答。大多數人只能回答出static和const關鍵字的部分功能。

技巧題

  試題1:請寫一個C函式,若處理器是Big_endian的,則返回0;若是Little_endian的,則返回1

  解答:

int checkCPU()
{
 {
  union w
  {
   int a;
   char b;
  } c;
  c.a = 1;
  return (c.b == 1);
 }
}

  剖析:

  嵌入式系統開發者應該對Little-endian和Big-endian模式非常瞭解。採用Little-endian模式的CPU對運算元的存放方式是從低位元組到高位元組,而Big-endian模式對運算元的存放方式是從高位元組到低位元組。例如,16bit寬的數0x1234在Little-endian模式CPU記憶體中的存放方式(假設從地址0x4000開始存放)為:

 

  而在Big-endian模式CPU記憶體中的存放方式則為:

 

  32bit寬的數0x12345678在Little-endian模式CPU記憶體中的存放方式(假設從地址0x4000開始存放)為:

 

  而在Big-endian模式CPU記憶體中的存放方式則為:

 

  聯合體union的存放順序是所有成員都從低地址開始存放,面試者的解答利用該特性,輕鬆地獲得了CPU對記憶體採用Little-endian還是Big-endian模式讀寫。如果誰能當場給出這個解答,那簡直就是一個天才的程式設計師。

  試題2:寫一個函式返回1+2+3+…+n的值(假定結果不會超過長整型變數的範圍)

  解答:

int Sum( int n )
{
 return ( (long)1 + n) * n / 2;  //或return (1l + n) * n /2;
}

  剖析:
 
  對於這個題,只能說,也許最簡單的答案就是最好的答案。下面的解答,或者基於下面的解答思路去優化,不管怎麼“折騰”,其效率也不可能與直接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;
}

  所以程式設計師們需要敏感地將數學等知識用在程式設計中。

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