軟體/韌體工程師《面試重點與觀念複習》: 轉自ptt: C/C++常見問題十三誡

本文章目錄:
--- 面試須知與應答技巧
--- 資料結構 / 變數儲存與記憶體
--- 程式語言 / 演算法
--- 作業系統 / 多執行緒(多程序)的觀念與實作控制
--- 轉自ptt: [重要] 發文前務必閱讀：C/C++常見問題十三誡
--- 擬真試題1/擬真試題2/擬真試題3/擬真試題4
--- 直接列出考古題1(精華完整53題含解答)
--- 直接列出考古題2(精華完整35題含解答)
--- 深度討論考古題1(DEMO完整10題含解答) 選擇使用C,C++,C#或JAVA
--- 深度討論考古題2(DEMO完整11題含解答) 選擇使用C,C++,C#或JAVA
--- 撲克牌(大老二)洗牌與牌型判斷(JAVA)
--- Python基本教學
--- Leetcode實戰討論

轉自ptt: [重要] 發文前務必閱讀：C/C++常見問題十三誡

1. 不可以提取不知指向何方的指標(指標變數必需先指向某個可以合法操作的空間，才能進行操作)：
2. 不能存取超過陣列既定範圍的空間
3. 不可以提取不知指向何方的指標

    錯誤例子：char *pc1;      /* 未給予初值，不知指向何方 */
             char *pc2 = 0;  /* pc2 起始化為 null pointer */
             *pc1 = 'a';     /* 將 'a' 寫到不知何方，錯誤 */
             *pc2 = 'b';     /* 將 'b' 寫到「位址0」，錯誤 */
    正確例子：char c;          
             char *pc1 = &c;  
             *pc1 = 'a';      /* c 的內容變為 'a' */
    錯誤例子：char *name;   /* name 尚未指向有效的空間 */
             printf("Your name, please: ");
             gets(name);   /* 您確定要寫入的那塊空間合法嗎??? */
             printf("Hello, %s\n", name);
    正確例子(如果編譯期就能決定字串的最大空間用char[])：
    char name[21];  /* 讀入字串最長 20 個字元，保留一格空間放 '\0' */
    printf("Your name, please: ");
    gets(name);
    printf("Hello, %s\n", name);
    (若是在執行時期才能決定字串的最大空間，則需利用動態分配空間) 
    size_t length;
    char *name;
    printf("請輸入字串的最大長度(含null字元): ");
    scanf("%u", &length);
    name = (char *)malloc(length);
    printf("Your name, please: ");
    scanf("%s", name);
    printf("Hello, %s\n", name);
    free(name);

錯誤例子：char *pc1; /* 未給予初值，不知指向何方 */

char *pc2 = 0; /* pc2 起始化為 null pointer */

*pc1 = 'a'; /* 將 'a' 寫到不知何方，錯誤 */

*pc2 = 'b'; /* 將 'b' 寫到「位址0」，錯誤 */

正確例子：char c;

char *pc1 = &c;

*pc1 = 'a'; /* c 的內容變為 'a' */

錯誤例子：char *name; /* name 尚未指向有效的空間 */

printf("Your name, please: ");

gets(name); /* 您確定要寫入的那塊空間合法嗎??? */

printf("Hello, %s\n", name);

正確例子(如果編譯期就能決定字串的最大空間用char[])：

char name[21]; /* 讀入字串最長 20 個字元，保留一格空間放 '\0' */

printf("Your name, please: ");

gets(name);

printf("Hello, %s\n", name);

(若是在執行時期才能決定字串的最大空間，則需利用動態分配空間)

size_t length;

char *name;

printf("請輸入字串的最大長度(含null字元): ");

scanf("%u", &length);

name = (char *)malloc(length);

printf("Your name, please: ");

scanf("%s", name);

printf("Hello, %s\n", name);

free(name);

4. 不要試圖用 char* 去更改一個”字串常數”：

    char* pc = "john";   /* pc 現在指著一個字串常數 */
    *pc = 'J';   /* 但是 pc 沒有權利去更改這個常數! */
    說明：字串常數的內容是"唯讀"的，有使用權但沒有更改的權利，若希望使    
    用可以更改的字串，需將其放在合法空間。
    
    錯誤例子(strcat()不會另行配置空間，只將資料附加到 s1 所指唯讀字串的後面，會寫入到程式無權碰觸的記憶體空間)：
    char *s1 = "Hello, ";
    char *s2 = "world!";
    strcat(s1, s2);
   正確例子：
    char s1[20] = "Hello, ";
    char *s2 = "world!";
    strcat(s1, s2);

char* pc = "john"; /* pc 現在指著一個字串常數 */

*pc = 'J'; /* 但是 pc 沒有權利去更改這個常數! */

說明：字串常數的內容是"唯讀"的，有使用權但沒有更改的權利，若希望使

用可以更改的字串，需將其放在合法空間。

錯誤例子(strcat()不會另行配置空間，只將資料附加到 s1 所指唯讀字串的後面，會寫入到程式無權碰觸的記憶體空間)：

char *s1 = "Hello, ";

char *s2 = "world!";

strcat(s1, s2);

正確例子：

char s1[20] = "Hello, ";

char *s2 = "world!";

strcat(s1, s2);

5. 不能在函式中回傳一個指向區域性自動變數的指標
(區域變數在離開該區域時被消滅，因此呼叫端得到的指標所指的字串內容失效了，但如果指標內容是用動態的方式配置，這塊空間是在heap而非stack上，heap空間不會自動回收，因此這塊空間在離開函式後依然有效，但要記得free掉記憶體)：

   錯誤例子：char *getstr(char *name){
                  char buf[30] = "hello"; 
                  strcat(buf, name);
                  return buf;
                  }。
   正確例子：void getstr(char buf[], int buflen, char *name){
                   char s[] = "hello";
                   strcpy(buf, s);
                   strcat(buf, name);
                   }
    正確例子：int* foo(){
                   int* pInteger = (int*) malloc( 10*sizeof(int) );
                   return pInteger;
                   }

錯誤例子：char *getstr(char *name){

char buf[30] = "hello";

strcat(buf, name);

return buf;

}。

正確例子：void getstr(char buf[], int buflen, char *name){

char s[] = "hello";

strcpy(buf, s);

strcat(buf, name);

}

正確例子：int* foo(){

int* pInteger = (int*) malloc( 10*sizeof(int) );

return pInteger;

}

6. 不可以只做 malloc(), 而不做相應的 free()

但若不是用 malloc() 所得到的記憶體，則不可以 free()。已經 free()了所指記憶體的指標，在它指向另一塊有效的動態分配得來的空間之前，不可以再被 free()，也不可以提取(dereference)這個指標。
[C++] 你不可以只做 new, 而不做相應的 delete.

1 2	但若不是用 malloc() 所得到的記憶體，則不可以 free()。已經 free()了所指記憶體的指標，在它指向另一塊有效的動態分配得來的空間之前，不可以再被 free()，也不可以提取(dereference)這個指標。 [C++] 你不可以只做 new, 而不做相應的 delete.

7. 在數值運算、賦值或比較中不可以隨意混用不同型別的數值

錯誤例子(1)：
unsigned int sum = 2000000000 + 2000000000; /* 20 億 */
double f = 10 / 3;

正確例子(1)：
/* 全部都用 unsigned int, 注意數字後面的 u, 大寫 U 也成 */
unsigned int sum = 2000000000u + 2000000000u;
/* 或是用顯式的轉型 */
unsigned int sum = (unsigned int)2000000000 + 2000000000;
double f = 10.0 / 3.0;

說明：在目前最普遍的32位元PC作業平台上，整數常數2000000000的型別為 signed int(簡寫為 int)，相加後，其結果仍為 int, 但是 signed int 放不下 4000000000, 造成算術溢位(arithmetic overflow)，很可能無法將正確的值指派給 unsigned int sum，縱使 unsigned int 放得下4000000000的數值。

注意：寫成unsigned int sum = (unsigned int)(2000000000 + 2000000000);也是不對的。

例子(2)：（感謝 sekya 網友提供）
unsigned char a = 0x80;
char b = 0x80; /* implementation-defined result */
if( a == 0x80 ) { /* 恒真 */
  printf( “a ok\n" );

if( b == 0x80 ) { /* 不一定恒真 */
  printf( “b ok\n" );
}
說明：在將 char 型別定義為範圍從 -128 至 +127 的系統上，int 0x80（其值等於 +128）要轉成 char 會放不下，會產生編譯器自行定義的值。這樣的程式就不具可移植性了。

錯誤例子(1)：

unsigned int sum = 2000000000 + 2000000000; /* 20 億 */

double f = 10 / 3;

正確例子(1)：

/* 全部都用 unsigned int, 注意數字後面的 u, 大寫 U 也成 */

unsigned int sum = 2000000000u + 2000000000u;

/* 或是用顯式的轉型 */

unsigned int sum = (unsigned int)2000000000 + 2000000000;

double f = 10.0 / 3.0;

說明：在目前最普遍的32位元PC作業平台上，整數常數2000000000的型別為 signed int(簡寫為 int)，相加後，其結果仍為 int, 但是 signed int 放不下 4000000000, 造成算術溢位(arithmetic overflow)，很可能無法將正確的值指派給 unsigned int sum，縱使 unsigned int 放得下4000000000的數值。

注意：寫成unsigned int sum = (unsigned int)(2000000000 + 2000000000);也是不對的。

例子(2)：（感謝 sekya 網友提供）

unsigned char a = 0x80;

char b = 0x80; /* implementation-defined result */

if( a == 0x80 ) { /* 恒真 */

printf( “a ok\n" );

if( b == 0x80 ) { /* 不一定恒真 */

printf( “b ok\n" );

}

說明：在將 char 型別定義為範圍從 -128 至 +127 的系統上，int 0x80（其值等於 +128）要轉成 char 會放不下，會產生編譯器自行定義的值。這樣的程式就不具可移植性了。

8. 在一個運算式中，不能對一個基本型態的變數修改其值超過一次以上
(C/C++並沒有強制規定參數會由哪個方向開始處理(不像Java是由左到右)，因此可能會造成與預期不符的情況)：

    錯誤例子：int i = 7;
             int j = ++i + i++;
    正確例子：int i = 7;
             int j = ++i;
             j += i++;

    錯誤例子：x = x++;
    錯誤例子：int arr[5];
             int i = 0;
             arr[i] = i++;

    正確例子：int arr[5];
             int i = 0;
             arr[i] = i;
             i++;
    錯誤例子：int Integer=10;
             printf("%d %d %d", Integer++, Integer++, Integer++);
    錯誤例子：void foo(int a, int b) { ... }
             int main() {
               int i=0;
               foo(i++, i++);
             }

錯誤例子：int i = 7;

int j = ++i + i++;

正確例子：int i = 7;

int j = ++i;

j += i++;

錯誤例子：x = x++;

錯誤例子：int arr[5];

int i = 0;

arr[i] = i++;

正確例子：int arr[5];

int i = 0;

arr[i] = i;

i++;

錯誤例子：int Integer=10;

printf("%d %d %d", Integer++, Integer++, Integer++);

錯誤例子：void foo(int a, int b) { ... }

int main() {

int i=0;

foo(i++, i++);

}

9. 在 Macro 定義中, 務必為它的參數個別加上括號()：

   錯誤例子：#define SQUARE(x)    (x * x)
   正確例子：#define SQUARE(x)    ((x) * (x))
   如果是用 C++,可利用inline function來取代上述的 macro,以免除 macro 定義的種種危險性。
   如：inline int square(int x) { return x * x; }
    macro 定義出的「偽函式」至少缺乏下列幾項函式本有的能力：
    (1) 無法進行參數型別的檢查。
    (2) 無法遞迴呼叫。
    (3) 無法用 &加在 macro name 之前，取得函式位址。

錯誤例子：#define SQUARE(x) (x * x)

正確例子：#define SQUARE(x) ((x) * (x))

如果是用 C++,可利用inline function來取代上述的 macro,以免除 macro 定義的種種危險性。

如：inline int square(int x) { return x * x; }

macro 定義出的「偽函式」至少缺乏下列幾項函式本有的能力：

(1) 無法進行參數型別的檢查。

(2) 無法遞迴呼叫。

(3) 無法用 &加在 macro name 之前，取得函式位址。

10. 不可以在 stack 設置過大的變數
(編譯器會自行決定 stack 的上限，可能是數KB 或數十 KB，當變數所需的空間過大時，很容易造成 stack overflow，程式亦隨之當掉，若真正需要如此大的空間，那麼建議配置在 heap 上，或是採用static / globla variabl)：

    錯誤例子：int array[10000000];       
    正確例子：int *array = (int*) malloc(10000000*sizeof(int));

1 2	錯誤例子：int array[10000000]; 正確例子：int array = (int) malloc(10000000*sizeof(int));

11. 使用浮點數精確度造成的誤差問題
根據 IEEE 754 的規範，又電腦中是用有限的二進位儲存數字，因此常有可能因為精確度而造成誤差，例如加減乘除，等號大小判斷，分配律等數學上常用到的操作，很有可能因此而出錯(不成立)

12. 不要猜想二維陣列可以用 pointer to pointer 來傳遞：

//首先必須有個觀念，C 語言中陣列是無法直接拿來傳遞的!
//不過這時候會有人跳出來反駁:
    void pass1DArray( int array[] );
    int a[10];
    pass1DArray( a );   /* 可以合法編譯，而且執行結果正確!! */

//事實上，編譯器會這麼看待
    void pass1DArray( int *array );
    int a[10];
    pass1DArray( &a[0] );
//我們可以順便看出來，array 變數本身可以 decay 成記憶體起頭的位置
//因此我們可以 int *p = a; 這種方式，拿指標去接陣列。    

//二維陣列不能直接改成 int **
//錯誤例子：
void pass2DArray( int **array );
             int a[5][10];
             pass2DArray( a );  /* 這時候編譯器會報錯 */
//在一維陣列中，宣告了一個 a[10]，那我可以把 a 當成指標來操作 *a 到 *(a+9)，但是多維陣列無法如此使用。
    void pass2DArray(int (*array) [10]); // array 是個指標，指向 int [10]
    int a[5][10];
    pass2DArray( a );

//首先必須有個觀念，C 語言中陣列是無法直接拿來傳遞的!

//不過這時候會有人跳出來反駁:

void pass1DArray( int array[] );

int a[10];

pass1DArray( a ); /* 可以合法編譯，而且執行結果正確!! */

//事實上，編譯器會這麼看待

void pass1DArray( int *array );

int a[10];

pass1DArray( &a[0] );

//我們可以順便看出來，array 變數本身可以 decay 成記憶體起頭的位置

//因此我們可以 int *p = a; 這種方式，拿指標去接陣列。

//二維陣列不能直接改成 int **

//錯誤例子：

void pass2DArray( int **array );

int a[5][10];

pass2DArray( a ); /* 這時候編譯器會報錯 */

//在一維陣列中，宣告了一個 a[10]，那我可以把 a 當成指標來操作 *a 到 *(a+9)，但是多維陣列無法如此使用。

void pass2DArray(int (*array) [10]); // array 是個指標，指向 int [10]

int a[5][10];

pass2DArray( a );

13. 函式內 new 出來的空間記得要讓主程式的指標接住：

//對指標不熟悉的使用者會以為以下的程式碼是符合預期的  
//錯誤例子：
void newArray(int* local, int size) 
{
    local = (int*) malloc( size * sizeof(int) );
}
int main() 
{
    int* ptr;
    newArray(ptr, 10);
}
//接著就會找了很久的 bug，最後仍然搞不懂為什麼 ptr 沒有指向剛剛拿到的合法空間
//讓我們再回顧一次，並且用圖表示
//原因如下： 
//    1. int* ptr;                     ptr -> |__未知的空間__|
//    2. 呼叫函式 newArray              ptr -> |__未知的空間__| <- local
//    3. malloc 取得合法空間            ptr -> |__未知的空間__|                                             
//                                            |___合法空間___| <- local
//    4. 離開函式                       ptr -> |__未知的空間__|
//用圖看應該一切就都明白了，我也不需冗言解釋
//也許有人會想問，指標不是傳址嗎？
//精確來講，指標也是傳值，只不過該值是一個位址 (ex: 0xfefefefe)
//local接到了ptr指向的那個位置，接著函式內local要到了新的位置但是ptr指向的位置還是沒變的，因此離開函式後就好像事什麼都沒發生，嚴格說起來還發生了 memory leak。
    
//以下是一種解決辦法：
int* createNewArray(int size) {
    return (int*) malloc( size * sizeof(int) );
}
int main() {
    int* ptr;
    ptr = createNewArray(10);
}

//改成這樣亦可   ( 為何用 int** 就可以？想想他會傳什麼過去給local )
void createNewArray(int** local, int size) {
    *local = (int*) malloc( size * sizeof(int) );
}
int main() {
    int *ptr;
    createNewArray(&ptr, 10);
}

//如果是 C++可用 Reference：
void newArray(int*& local, int size) {
   local = new int[size];
}

//對指標不熟悉的使用者會以為以下的程式碼是符合預期的

//錯誤例子：

void newArray(int* local, int size)

{

local = (int*) malloc( size * sizeof(int) );

}

int main()

{

int* ptr;

newArray(ptr, 10);

}

//接著就會找了很久的 bug，最後仍然搞不懂為什麼 ptr 沒有指向剛剛拿到的合法空間

//讓我們再回顧一次，並且用圖表示

//原因如下：

// 1. int* ptr; ptr -> |__未知的空間__|

// 2. 呼叫函式 newArray ptr -> |__未知的空間__| <- local

// 3. malloc 取得合法空間 ptr -> |__未知的空間__|

// |___合法空間___| <- local

// 4. 離開函式 ptr -> |__未知的空間__|

//用圖看應該一切就都明白了，我也不需冗言解釋

//也許有人會想問，指標不是傳址嗎？

//精確來講，指標也是傳值，只不過該值是一個位址 (ex: 0xfefefefe)

//local接到了ptr指向的那個位置，接著函式內local要到了新的位置但是ptr指向的位置還是沒變的，因此離開函式後就好像事什麼都沒發生，嚴格說起來還發生了 memory leak。

//以下是一種解決辦法：

int* createNewArray(int size) {

return (int*) malloc( size * sizeof(int) );

}

int main() {

int* ptr;

ptr = createNewArray(10);

}

//改成這樣亦可 ( 為何用 int** 就可以？想想他會傳什麼過去給local )

void createNewArray(int** local, int size) {

*local = (int*) malloc( size * sizeof(int) );

}

int main() {

int *ptr;

createNewArray(&ptr, 10);

}

//如果是 C++可用 Reference：

void newArray(int*& local, int size) {

local = new int[size];

}

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