跟涛哥一起学嵌入式 第04集：一道面试题，测出你的C语言功底

Posted 2020-11-21

大家好，我是涛哥，欢迎阅读《跟涛哥一起学嵌入式》第04集，今天聊聊面试题。

嵌入式C语言面试题中，大家经常会看到宏定义的考题。比如：定义一个宏，求两个数中的最大数。别小看这个考题，虽然简单，但是它却陷阱不断，时刻在考验着你的C语言编程功底！根据你的答案，面试官对你的印象肯定不一样。那下面我们看看各个不同版本的答案吧。

合格

对于学过C语言的同学，写出这个宏基本上不是什么难事，使用条件运算符就能完成：

#define  MAX(x,y)  x > y ? x : y

这是最基本的C语言语法，如果连这个也写不出来，估计场面会比较尴尬。面试官为了缓解尴尬，一般会对你说：小伙子，你很棒，回去等消息吧，有消息，我们会通知你！这时候，你应该明白：不用再等了，赶紧把这篇文章看完，接着面下家。这个宏能写出来，也不要觉得你很牛X，因为这只能说明你有了C语言的基础，但还有很大的进步空间。比如，我们写一个程序，验证一下我们定义的宏是否正确：

#define MAX(x,y) x > y ? x : y
int main(void)
{
    printf("max=%d",MAX(1,2));
    printf("max=%d",MAX(2,1));
    printf("max=%d",MAX(2,2));
    printf("max=%d",MAX(1!=1,1!=2));
    return 0;
}

测试程序么，我们肯定要把各种可能出现的情况都测一遍。这不，测试第4行语句，当宏的参数是一个表达式，发现实际运行结果为max=0,跟我们预期结果max=1不一样。这是因为，宏展开后，就变成了这个样子：

printf("max=%d",1!=1>1!=2?1!=1:1!=2);

因为比较运算符 > 的优先级为6，大于 !=(优先级为7)，所以展开的表达式，运算顺序发生了改变，结果就跟我们的预期不一样了。为了避免这种展开错误，我们可以给宏的参数加一个小括号()来防止展开后，表达式的运算顺序发生变化。这样的宏才能算一个合格的宏：

#define MAX(x,y) (x) > (y) ? (x) : (y)

中等

上面的宏，只能算合格，但还是存在漏洞。比如，我们使用下面的代码测试：

#define MAX(x,y) (x) > (y) ? (x) : (y)
int main(void)
{
    printf("max=%d",3 + MAX(1,2));
    return 0;
}

在程序中，我们打印表达式 3 + MAX(1, 2) 的值，预期结果应该是5，但实际运行结果却是1。我们展开后，发现同样有问题：

3 + (1) > (2) ? (1) : (2);

因为运算符 + 的优先级大于比较运算符 >，所以这个表达式就变为4>2?1:2，最后结果为1也就见怪不怪了。此时我们应该继续修改这个宏：

#define MAX(x,y) ((x) > (y) ? (x) : (y))

使用小括号将宏定义包起来，这样就避免了当一个表达式同时含有宏定义和其它高优先级运算符时，破坏整个表达式的运算顺序。如果你能写到这一步，说明你比前面那个面试合格的同学强，前面那个同学已经回去等消息了，我们接着面试下一轮。

良好

上面的宏，虽然解决了运算符优先级带来的问题，但是仍存在一定的漏洞。比如，我们使用下面的测试程序来测试我们定义的宏：

#define MAX(x,y) ((x) > (y) ? (x) : (y))
int main(void)
{
    int i = 2;
    int j = 6;
    printf("max=%d",MAX(i++,j++));
    return 0;
}

在程序中，我们定义两个变量 i 和 j，然后比较两个变量的大小，并作自增运算。实际运行结果发现max = 7，而不是预期结果max = 6。这是因为变量 i 和 j 在宏展开后，做了两次自增运算，导致打印出 i 的值为7。

遇到这种情况，那该怎么办呢？ 这时候，语句表达式就该上场了。我们可以使用语句表达式来定义这个宏，在语句表达式中定义两个临时变量，分别来暂储 i 和 j 的值，然后进行比较，这样就避免了两次自增、自减问题。

#define MAX(x,y)({         int _x = x;            int _y = y;            _x > _y ? _x : _y; })
int main(void)
{
    int i = 2;
    int j = 6;
    printf("max=%d",MAX(i++,j++));
    return 0;
}

在语句表达式中，我们定义了2个局部变量_x、_y来存储宏参数 x 和 y 的值，然后使用 _x 和 _y 来比较大小，这样就避免了 i 和 j 带来的2次自增运算问题。

你能坚持到了这一关，并写出这样自带BGM的宏，面试官心里可能已经有了给你offer的意愿了。但此时此刻，千万不要骄傲！为了彻底打消面试官的心理顾虑，我们需要对这个宏继续优化。

优秀

在上面这个宏中，我们定义的两个临时变量数据类型是int型，只能比较两个整型的数据。那对于其它类型的数据，就需要重新再定义一个宏了，这样太麻烦了！我们可以基于上面的宏继续修改，让它可以支持任意类型的数据比较大小：

#define MAX(type,x,y)({         type _x = x;            type _y = y;            _x > _y ? _x : _y; })
int main(void)
{
    int i = 2;
    int j = 6;
    printf("max=%d
",MAX(int,i++,j++));
    printf("max=%f
",MAX(float,3.14,3.15));
    return 0;
}

在这个宏中，我们添加一个参数：type，用来指定临时变量 _x 和 _y 的类型。这样，我们在比较两个数的大小时，只要将2个数据的类型作为参数传给宏，就可以比较任意类型的数据了。如果你能在面试中，写出这样的宏，面试官肯定会非常高兴，他一般会跟你说：小伙子，稍等，待会HR会跟你谈待遇问题。

还能不能更牛逼？

如果你想薪水拿得高一点，待遇好一点，此时不应该骄傲，你应该大手一挥：且慢，我还可以更牛逼！

上面的宏定义中，我们增加了一个type类型参数，来兼容不同的数据类型，此时此刻，为了薪水，我们应该把这个也省去。如何做到？使用typeof就可以了，typeof是GNU C新增的一个关键字，用来获取数据类型，我们不用传参进去，让typeof直接获取！

#define max(x, y) ({        typeof(x) _x = (x);     typeof(y) _y = (y);     (void) (&_x == &_y);    _x > _y ? _x : _y; })

在这个宏定义中，使用了typeof关键字用来获取宏的两个参数类型。干货在(void) (&x == &y);这句话，简直是天才般的设计！一是用来给用户提示一个警告，对于不同类型的指针比较，编译器会给一个警告，提示两种数据类型不同；二是，当两个值比较，比较的结果没有用到，有些编译器可能会给出一个warning，加个(void)后，就可以消除这个警告！

此刻，面试官看到你的这个宏，估计会倒吸一口气：乖乖，果然是后生可畏，这家伙比我还牛逼！你等着，HR待会过来跟你谈薪水！

恭喜你，拿到offer了！

本文根据《C语言嵌入式Linux高级编程》第5期：C标准及Linux内核中的C语法扩展部分视频改编。《跟涛哥一起学嵌入式》，会持续跟大家分享嵌入式相关技术、学习方法、学习路线、求职面试等，有兴趣可加入嵌入式技术交流群：475504428，或微信公众号：宅学部落(armlinuxfun)。或者关于51CTO学院我的个人主页：http://edu.51cto.com/lecturer/10824150.html