嵌入式面试高频！！！C语言（一）

一.全局变量和局部变量的区别：

1. 在编程中，全局变量和局部变量是根据作用域（变量可访问的范围）来区分的两种变量类型。它们的主要区别如下：

        1. 定义位置与作用域

• 全局变量：

  • 定义位置：在代码文件的顶层（所有函数、类或模块外部）。
  • 作用域：整个程序（或当前模块），所有函数和类都可访问。

• 局部变量：

  • 定义位置：在函数、类方法或代码块（如循环、条件语句）内部。
  • 作用域：仅限于定义它的函数或代码块，外部无法访问。

2. 生命周期

• 全局变量：

  • 程序启动时创建，程序结束时销毁。
  • 始终占用内存，即使未被使用。

• 局部变量：

  • 函数 / 代码块被调用时创建，执行结束后销毁。
  • 仅在需要时占用内存，提高资源利用率。

3. 访问权限

• 全局变量：

  • 可被程序中任何位置读取和修改（需注意不同语言的访问修饰符，如 Python 的global、Java 的public）。
  • 跨函数共享数据方便，但可能导致命名冲突或意外修改。

• 局部变量：

  • 只能在定义它的作用域内访问。
  • 不同函数的局部变量同名不冲突，提高代码安全性。

4. 内存分配

• 全局变量：

  • 通常存储在数据段（已初始化）或 BSS 段（未初始化）。
  • 内存地址固定，程序运行期间不变。

• 局部变量：

  • 存储在栈内存（静态分配）或堆内存（动态分配，如 Python 的对象）。
  • 函数调用结束后，栈空间自动释放。

5. 使用场景

• 全局变量：

  • 配置参数（如系统常量）。
  • 需在多个函数间共享的数据（如数据库连接）。
  • 单例模式（如日志记录器）。

• 局部变量：

  • 函数内部临时计算的中间值。
  • 避免数据被外部意外修改。

#include 

// 全局变量示例
int global_var = 10;  // 全局变量，在所有函数外部定义

void func1() {
    printf("func1: global_var = %d\n", global_var);  // 可直接访问全局变量
}

void func2() {
    global_var += 5;  // 直接修改全局变量
    printf("func2: 修改后的 global_var = %d\n", global_var);
}

int main() {
    func1();  // 输出: func1: global_var = 10
    
    func2();  // 输出: func2: 修改后的 global_var = 15
    
    // 局部变量示例
    {
        int local_var = 20;  // 局部变量，在代码块内部定义
        printf("main: 局部变量 local_var = %d\n", local_var);
    }  // 局部变量作用域结束
    
    // printf("main: local_var = %d\n", local_var);  // 错误：无法访问已超出作用域的局部变量
    
    return 0;
}

7. 优缺点

特性	全局变量	局部变量
数据共享	方便跨模块 / 函数访问	需通过参数传递，较繁琐
安全性	易被意外修改，增加调试难度	隔离性好，减少命名冲突和副作用
内存管理	长期占用内存，可能导致资源浪费	按需分配，提高内存效率
代码可读性	滥用会导致依赖关系复杂，降低可维护性	作用域明确，代码逻辑清晰

8. 最佳实践

• 优先使用局部变量：减少全局状态，提高代码模块化和可测试性。
• 限制全局变量使用：若需全局数据，可通过参数传递或类的静态属性实现。
• 避免全局变量与局部变量同名：防止混淆和意外覆盖。

二.在 C 语言中，static关键字是一个多功能的修饰符，主要用于控制变量和函数的存储方式、作用域和生命周期。以下是其核心用法的总结：

1. 修饰局部变量

• 存储方式：将局部变量存储在静态存储区（而非栈上）。
• 生命周期：变量在程序启动时创建，程序结束时销毁，而非随函数调用结束而释放。
• 初始化：仅在首次调用函数时初始化，后续调用保留上次的值。
• 作用域：仍为局部作用域（仅函数内可见）。

void counter() {
    static int count = 0;  // 仅首次调用时初始化
    count++;
    printf("Count: %d\n", count);
}

int main() {
    counter();  // 输出: 1
    counter();  // 输出: 2
    counter();  // 输出: 3
    return 0;
}

2. 修饰全局变量

• 存储方式：存储在静态存储区（与普通全局变量相同）。
• 生命周期：程序全程存在。
• 作用域：限制在定义它的源文件内，其他文件无法通过extern引用（即 “内部链接”）。

// file1.c
static int static_global = 10;  // 仅file1.c可见

// file2.c
extern int static_global;  // 错误：无法引用file1.c的static变量

3. 修饰函数

• 作用域：将函数的作用域限制在定义它的源文件内，其他文件无法调用。

示例：

// file1.c
static void helper() {  // 仅file1.c可调用
    printf("Helper function\n");
}

// file2.c
extern void helper();  // 错误：无法引用file1.c的static函数

4. 修饰结构体成员（C++ 特性，C 语言不支持）

在 C++ 中，static可修饰结构体 / 类的成员变量或函数，使其为所有实例共享（属于类而非对象）。但C 语言不支持此特性。

static 与普通变量的对比

特性	普通局部变量	static 局部变量	普通全局变量	static 全局变量
存储位置	栈内存	静态存储区	静态存储区	静态存储区
生命周期	函数调用期间	整个程序运行期	整个程序运行期	整个程序运行期
作用域	函数内部	函数内部	整个程序（需 extern）	定义它的文件内部
初始化	每次调用重新初始化	仅首次调用时初始化	未显式初始化时为 0	未显式初始化时为 0

常见面试题

1. 静态变量的初始值：静态变量（全局或局部）未显式初始化时，默认初始化为0（或NULL）。
2. 静态局部变量的线程安全性：在多线程环境中，静态局部变量的初始化可能存在竞态条件（C++11 后通过static关键字保证线程安全，但 C 语言需手动同步）。
3. static与const的区别：
   • static：控制存储和作用域。
   • const：修饰变量为只读，不可修改。

典型应用场景

1. 计数器或累加器：在函数内部记录调用次数。
2. 单例模式：确保一个类（或结构体）仅有一个实例。
3. 模块化编程：将函数或全局变量隐藏在模块内部，避免命名冲突。
4. 缓存数据：在多次函数调用间保留中间结果，提高效率。