2025年高频常见c面试题及答案

2025年高频常见c面试题及答案指针和数组的本质区别在于：指针是一个独立变量，存储内存地址；数组名是常量，代表数组首元素地址且不可修改。例如，`intarr[5]={1,2,3,4,5};intp=arr;`中，`arr`是常量地址，`p`是变量。当数组作为函数参数传递时会退化为指针，此时无法用`sizeof`获取原数组大小。如`voidfunc(intarr[]){printf("%zu",sizeof(arr));}`中，`sizeof(arr)`返回指针大小（通常8字节），而主函数中`sizeof(arr)`返回20字节（5×4）。malloc、calloc、realloc的核心区别：malloc分配指定字节的连续内存，不初始化；calloc分配`n×size`字节内存并初始化为0；realloc调整现有内存块大小，可能移动内存位置。使用realloc需注意：若原指针为NULL，等同于malloc；若新大小为0，等同于free（需注意不同平台行为差异）；应使用临时变量接收返回值，避免原指针丢失导致内存泄漏。例如：`intp=malloc(10sizeof(int));inttmp=realloc(p,20sizeof(int));if(tmp)p=tmp;elsefree(p);`野指针的成因主要有三种：未初始化的指针（如`intp;p=10;`）、已释放内存的指针（如`free(p);p=20;`）、超出作用域的局部变量指针（如`intget_ptr(){inta=5;return&a;}`）。避免方法：指针声明时初始化为NULL；释放内存后立即置NULL；不返回局部变量地址。示例代码：```cintp=NULL;//初始化p=malloc(sizeof(int));if(p){p=10;}free(p);p=NULL;//释放后置NULL，避免悬垂指针```结构体对齐规则：成员按自身大小对齐（对齐数为成员类型大小与编译器默认对齐数的较小值）；结构体整体对齐数为所有成员对齐数的最大值；总大小需是整体对齐数的整数倍。例如，结构体`structS{chara;intb;shortc;}`，假设默认对齐数为4：`a`（1字节）对齐到0偏移，占0；`b`（4字节）需对齐到4的倍数，故0+1后填充3字节，`b`占4-7；`c`（2字节）对齐到2的倍数，7+1=8，`c`占8-9；整体对齐数为4，总大小需是4的倍数，故填充到12字节（9+3）。define与inline函数对比：宏在预处理阶段展开，无函数调用开销，但无类型检查，可能因副作用导致错误（如`defineMAX(a,b)((a)>(b)?(a):(b))`中`MAX(i++,j++)`会重复自增）；inline函数在编译阶段展开，有类型检查，更安全。适合用宏的场景：简单运算（如位操作`defineSET_BIT(x,n)((x)|=(1<<(n)))`）、类型无关的通用代码（需注意参数保护）。避免头文件重复包含的方法：1.传统`ifndef`：`ifndef_HEADER_H_define_HEADER_H_...endif`；2.C++11起支持`pragmaonce`（部分C编译器如GCC也支持）；3.编译器扩展（如MSVC的`pragmaonce`）。`ifndef`兼容性更好，`pragmaonce`效率更高（无需多次检查宏定义）。const关键字用于修饰变量或指针，表明其值不可被直接修改。`constcharp`（常量字符指针）：指针指向的内容不可改，指针本身可改；`charconstp`（同前者，写法不同）；`charconstp`（字符常量指针）：指针本身不可改，指向的内容可改；`constcharconstp`：指针和指向内容均不可改。例如：```ccharstr[]="test";constcharp1=str;//p1='a'错误，p1=str+1正确charconstp2=str;//p2=str+1错误，p2='a'正确```安全的strcpy需考虑：源字符串是否为空（NULL）、目标缓冲区是否足够大（需手动检查长度）、内存重叠（如目标在源之后且有重叠）。优化实现：```ccharsafe_strcpy(chardest,constcharsrc,size_tdest_size){if(dest==NULL||src==NULL||dest_size==0)returnNULL;size_tsrc_len=strlen(src);if(src_len>=dest_size){//防止溢出dest[0]='\0';returnNULL;}charret=dest;while((dest++=src++)!='\0');returnret;}```内存泄漏的常见场景：动态分配后未调用free（如`malloc`后忘记`free`）、函数中途返回未释放（如`if(error)return;`前未释放已分配内存）、指针被覆盖导致无法访问（如`p=malloc(10);p=malloc(20);`丢失第一次分配的指针）。检测方法：工具（Valgrind的`--leak-check=full`、DrMemory）、手动在关键位置记录分配/释放次数（如用宏包装malloc/free，统计计数）。工程预防：使用RAII思想（如用`__attribute__((cleanup))`自动释放）、限制动态分配作用域、代码审查时重点检查资源管理。函数指针用于存储函数的入口地址，可实现回调机制（如事件处理、算法解耦）。例如，排序函数中通过函数指针指定比较规则：```cintcompare_int(constvoida,constvoidb){return((int)a(int)b);}voidsort_array(intarr,size_tlen,int(cmp)(constvoid,constvoid)){//实现排序，调用cmp比较元素}//使用：sort_array(arr,5,compare_int);```联合体与结构体的内存分配差异：联合体所有成员共享同一块内存（大小为最大成员的大小），结构体成员按顺序分配（需考虑对齐）。使用联合体需注意：同一时间只有一个成员有效，修改一个成员会覆盖其他成员的值。例如：```cunionU{inti;floatf;};unionUu;u.i=0x41480000;//二进制对应float的12.5printf("%f",u.f);//输出12.5（需符合IEEE754规则）```位域用于在结构体中按位分配内存，减少空间占用。定义规则：成员类型需是`int`、`unsignedint`或`signedint`（C99支持_Bool）；位域宽度不能超过类型的位宽；无名位域（如`unsigned:4;`）用于填充；不能取位域的地址（&）。示例：```cstructFlags{unsignedintvalid:1;//1位unsignedinterror:2;//2位unsignedint:4;//填充4位};//总大小为1+2+4=7位，对齐后占1字节（若编译器默认对齐数为1）或4字节（默认对齐数为4）```预处理阶段的操作：宏替换、文件包含、条件编译、删除注释。`include<>`从系统头文件目录查找（如/usr/include），`include""`先从当前目录查找，再查系统目录。例如，标准库头文件用`<>`（如`include<stdio.h>`），自定义头文件用`""`（如`include"myheader.h"`）。递归函数的优点：代码简洁（如树遍历、阶乘计算），符合数学归纳法；缺点：每次调用产生栈帧，可能导致栈溢出（如递归深度过大），效率可能低于迭代（函数调用开销）。栈溢出场景：计算大n的阶乘（如n=10000）、无限递归（如`voidf(){f();}`）。优化方法：尾递归优化（部分编译器支持，将递归转为循环）、手动用栈模拟递归过程。volatile关键字告知编译器变量可能被意外修改（如硬件寄存器、多线程共享变量），禁止编译器优化掉对该变量的读写操作。嵌入式开发中，硬件寄存器的值可能被外设自动修改（如定时器计数器），若不用volatile，编译器可能认为`while(reg==0);`是死循环而优化掉，导致无法检测到寄存器值的变化。C11主要新特性：1.`_Static_assert`：编译时断言（如`_Static_assert(sizeof(int)==4,"intmustbe4bytes");`），用于在编译阶段检查条件；2.泛型选择（`_Generic`）：根据表达式类型选择不同代码分支（如`_Generic(x,int:1,float:2)`），实现简单泛型；3.多线程支持库（`threads.h`）：提供`thrd_create`、`mtx_lock`等函数，简化多线程编程（尽管实际中仍常用pthread）。检测大端/小端序的函数：```cintcheck_endian(){intnum=1;charp=(char)#return(p==1)?1:0;//1为小端，0为大端}```原理：小端序中，低字节存放在低地址（如int0x00000001的低地址存0x01），大端序则低地址存0x00。数组名与指针等价的情况：当数组名作为右值（如`intp=arr;`）或作为函数参数传递时（退化为指针）。不等价的情况：`sizeof(arr)`返回数组总大小（非指针大小），`&arr`返回数组指针（类型为`int()[5]`，而`&p`为`int`）。例如：```cintarr[5];intp=arr;printf("%zu%zu",sizeof(arr),sizeof(p));//输出208（假设int占4字节）```空间复杂度O(1)的字符串反转函数：```cvoidreverse_string(charstr){if(str==NULL)return;charstart=str;charend=str+strlen(str)1;while(start<end){chartmp=start;start=end;end=tmp;start++;end--;}}```栈溢出与堆溢出的区别：栈溢出由函数调用栈超过系统限制（如递归过深、局部变量过大），堆溢出由动态内存操作越界（如`strcpy`到过小的缓冲区）。危害：栈溢出可能导致程序崩溃或任意代码执行（如覆盖返回地址），堆溢出可能破坏堆管理结构（如覆盖相邻块的大小字段），导致后续分配/释放错误。多文件编程中避免全局变量重复定义的方法：在头文件中用`extern`声明（如`externintglobal_var;`），在源文件中定义一次（如`intglobal_var=0;`）。`extern`用于声明变量（不分配内存），`static`修饰全局变量时限制其作用域为当前文件（避免与其他文件同名变量冲突）。处理内存重叠的memcpy实现：```cvoidmy_memcpy(voiddest,constvoidsrc,size_tn){if(dest==NULL||src==NULL)returnNULL;chard=(char)dest;constchars=(constchar)src;if(d>s&&d<s+n){//内存重叠（dest在src之后且有重叠）d+=n1;s+=n1;while(n--)d-=s--;}else{//正常复制while(n--)d++=s++;}returndest;}```快速排序基本思想：选择基准值（pivot），将数组分为小于/大于基准的两部分，递归排序子数组。递归实现及时间复杂度：```cvoidquick_sort(intarr,intleft,intright){if(left>=right)return;intpivot=arr[left];//选择左端点为基准inti=left,j=right;while(i<j){while(i<j&&arr[j]>=pivot)j--;while(i<j&&arr[i]<=pivot)i++;if(i<j){inttmp=arr[i];arr[i]=arr[j];arr[j]=tmp;}}arr[left]=arr[i];//交换基准到正确位置arr[i]=pivot;quick_sort(arr,left,i-1);quick_sort(arr,i+1,right);}//平均时间复杂度O(nlogn)，最坏O(n²)（已排序数组且选左端点为基准）```枚举类型用于定义命名常量，相比`define`的优势：有类型检查（如`enumColor{RED,GREEN};enumColorc=10;`会警告，而`defineRED0;intc=10;`无警告）、调试时显示枚举名（而非数值）、代码可读性更好（如`if(c==RED)`比`if(c==0)`清晰）。指针数组与数组指针的区别：指针数组是数组，元素为指针（定义：`intarr[5];`，每个元素是`int`）；数组指针是指针，指向数组（定义：`int(p)[5];`，`p`指向一个包含5个int的数组）。示例：```cinta[5]={1,2,3,4,5};intarr[5];//指针数组，每个元素指向intint(p)[5]=&a;//数组指针，p指向a（类型为int[5]）```悬空指针（DanglingPointer）指指向已释放