嵌入式面试笔试那点事2：2025.4.13

做了某厂的笔试题，全程监控监考压力还是挺大的。。。挑几个博主记得比较清楚的有价值的简答题写写。

一、详细从生命周期、作用域等方面说明普通局部变量、普通全局变量、静态局部变量、静态全局变量

1. 普通局部变量

• 定义: 在某个函数或代码块内部定义的变量。
• 作用域: 仅在定义它的函数或代码块内有效。
• 生命周期: 该变量在函数或代码块开始执行时被创建，当函数或代码块执行结束后，变量被销毁。
• 特点: 每次进入函数时都会重新创建，并且不同的函数或调用中相同名字的局部变量是相互独立的。

2. 普通全局变量

• 定义: 在所有函数外部定义的变量。
• 作用域: 整个程序，所有函数都可以访问和修改。
• 生命周期: 从程序开始执行时创建，直到程序结束时被销毁。
• 特点: 由于可以在多个函数之间共享数据，容易造成意外修改，需谨慎使用。

3. 静态局部变量

• 定义: 在函数内定义，并用 static 关键字修饰的变量。
• 作用域: 仅在定义它的函数内有效。
• 生命周期: 该变量在程序执行时创建，并在程序结束后才被销毁。即使函数结束，变量的值会被保留。
• 特点: 用于保留函数调用之间的状态，适合需要记住上次调用状态的情况下使用。

4. 静态全局变量

• 定义: 在所有函数外部定义，并用 static 关键字修饰的变量。
• 作用域: 限于定义它的文件内，其他文件不能访问（文件作用域）。
• 生命周期: 与普通全局变量相同，从程序开始执行时创建，直到程序结束时被销毁。
• 特点: 防止名称冲突，适合于多文件项目中，确保变量不会被其他文件中的同名变量影响。

小结

类型	作用域	生命周期	例子
普通局部变量	函数内	函数调用期间	int a;
普通全局变量	整个程序	从程序开始到结束	int b;
静态局部变量	函数内	从程序开始到结束	static int c;
静态全局变量	文件内	从程序开始到结束	static int d;

二、变量声明和定义的区别 

1. 变量声明

• 定义: 变量声明是告诉编译器变量的名称和类型，但不为该变量分配内存。
• 作用: 主要用于在一个作用域内，可以使用该变量，允许编译器在随后的代码中识别该变量。
• 特点:
  • 可以在多个地方进行声明。
  • 声明不会占用内存（在某些情况下，特别是在头文件中使用 extern 声明时）。
  • 示例：

    extern int x; // 声明，表示 x 是一个整数类型的变量，但未定义（未分配内存）
    

2. 变量定义

• 定义: 变量定义不仅包括变量的名称和类型，还包括分配内存以存储该变量的值。
• 作用: 创建变量的实际存储，并允许在程序中使用该变量进行读写操作。
• 特点:
  • 在同一作用域内每个变量只能定义一次。
  • 定义会占用内存。
  • 示例：

    int x; // 定义，表示创建一个整数类型的变量 x，并为其分配内存
    

总结

特性	声明	定义
定义内容	名称和类型	名称、类型和存储空间
内存占用	不占用	占用内存
允许次数	可以多次声明	同一作用域内只能定义一次
示例	extern int x;	int x;

小结

• 声明用于告诉编译器变量的存在，其本身不分配内存。
• 定义则是实际创建变量并为其分配内存。

变量声明和定义的区别关系到程序的整体结构和模块化，特别是在大型项目或模块化代码中，合理使用声明和定义可以提高代码的可读性和维护性。

三、描述C语言源代码是如何转化为可执行文件的

C语言源代码的转化过程涉及多个步骤，从源代码到可执行文件的生成，每一步都至关重要。以下是详细的转换过程：

1. 编写源代码

• 步骤: 开发者使用文本编辑器编写 C 语言源代码，文件通常以 .c 为扩展名。

2. 预处理 (Preprocessing)

• 工具: C 预处理器 (如 cpp)
• 过程:
  • 处理以 # 开头的指令，例如 #include 和 #define。
  • 所有的宏定义、条件编译和文件包含都会在这一阶段被处理。
  • 结果是一个扩展名为 .i 的中间文件，包含了经过处理的源代码。

3. 编译 (Compilation)

• 工具: C 编译器 (如 gcc)
• 过程:
  • 将预处理后的代码（.i 文件）翻译成汇编语言。
  • 生成一个扩展名为 .s 的汇编语言文件。
  • 这个过程中会进行语法分析、语义分析及优化。

4. 汇编 (Assembly)

• 工具: 汇编器 (如 as)
• 过程:
  • 将汇编语言文件（.s 文件）转化为机器代码。
  • 生成一个目标文件，通常以 .o 或 .obj 为扩展名，包含了二进制机器代码，但尚未完全链接。

5. 链接 (Linking)

• 工具: 链接器 (如 ld)
• 过程:
  • 将一个或多个目标文件（.o 文件）链接在一起，包含标准库或其他库（如操作系统提供的库）。
  • 处理外部符号引用，将不同目标文件中的符号和地址修正，生成最终的可执行文件。
  • 结果是一个可执行文件，通常以无扩展名或 .exe （在 Windows 中）结尾。

6. 生成可执行文件

• 结果: 此时经过链接的目标文件变成了可执行文件，可以运行该程序。

小结

整个过程可以简化为以下几点：

1. 源码 (.c) ➔ 预处理 ➔ 汇编代码 (.s)
2. 汇编代码 (.s) ➔ 汇编 ➔ 目标文件 (.o)
3. 目标文件 (.o) ➔ 链接 ➔ 可执行文件

四、 简要说明union在C语言程序中的作用

1. 内存节省

• 作用: union 共享相同的内存空间，这意味着在同一时间只能存放一个成员的值。
• 特点: 联合体的大小等于其最大成员的大小，这使得在需要存储多种类型但只使用其中一种的情况下节省内存。

2. 类型灵活性

• 作用: union 允许在运行时根据需要使用不同的数据类型，这对处理多种数据输入或输出非常有用。
• 特点: 可以将一个 union 声明为多种类型，这使得代码能够灵活处理不同数据格式。

3. 数据结构

• 作用: 与结构体结合使用，union 可以构建更复杂的数据结构，例如在实现数据表、数据库记录或多态数据接口时。
• 特点: 可以嵌套使用 union 和 struct，便于管理复杂数据。

4. 高效的数据处理

• 作用: 在某些情况下，例如操作硬件寄存器或进行位操作，使用 union 可以方便地管理数据。
• 特点: 可以通过不同的类型访问同一块内存，提高了数据处理的效率。

示例

以下是一个简单的 union 示例，展示了如何在程序中使用联合体：

#include 

union Data {
    int intValue;
    float floatValue;
    char charValue;
};

int main() {
    union Data data;

    data.intValue = 10;
    printf("Integer: %d\n", data.intValue);

    data.floatValue = 220.5;
    printf("Float: %f\n", data.floatValue); // 注意，这里可能会产生不可预知的结果，因为数据覆盖了之前的值。

    data.charValue = 'A';
    printf("Char: %c\n", data.charValue); // 同样，这个值覆盖了之前的 float。

    return 0;
}

结论

• 内存节省: 适用于需要存储不同类型但不需同时存储多个值的场景。
• 灵活性与效率: 提高了数据结构的灵活性与访问效率。
• 复杂数据处理: 在构建复杂数据结构时，union 显得非常有用。