高频c语言常见面试题及答案

高频c语言常见面试题及答案C语言中，`sizeof`和`strlen`的区别是什么？`sizeof`是运算符，用于计算数据类型或变量在内存中占用的字节数，编译时确定结果；`strlen`是标准库函数，用于计算字符串的实际长度（不包含末尾的空字符'\0'），运行时逐个字符遍历直到遇到'\0'。例如，`chararr[]="test";`中，`sizeof(arr)`结果为5（包含'\0'），`strlen(arr)`结果为4。若`charp="test";`，`sizeof(p)`在32位系统是4字节（指针大小），`strlen(p)`仍为4。`const`关键字有哪些常见用法？`const`用于修饰变量时，表示变量值不可修改（本质是只读，非真正常量），如`constinta=10;`。修饰指针时，`constintp`表示指针指向的内容不可变（常量指针），`intconstp`表示指针本身地址不可变（指针常量），`constintconstp`表示指针地址和指向内容均不可变。修饰函数参数时，如`voidfunc(constintp)`，防止函数内部修改指针指向的数据，提高代码安全性。修饰类成员函数时（C++特性），表示该函数不修改类的成员变量，但C语言无类概念，此场景仅适用于C++扩展。`static`关键字在C语言中的作用有哪些？在函数内部修饰变量时，变量存储在静态存储区，仅初始化一次，生命周期持续到程序结束，函数多次调用时变量值保留上次结果。例如：```cvoidfunc(){staticintcount=0;count++;printf("%d",count);}```每次调用`func()`都会输出递增的数值。在文件作用域修饰变量或函数时，变量/函数的作用域限制在当前文件内，其他文件无法通过`extern`声明访问，避免全局命名冲突。例如，`staticintglobal=10;`只能在当前文件使用，而普通全局变量可被其他文件访问。指针和数组的区别是什么？数组名是指向首元素的常量指针（地址不可修改），而指针是变量（可重新赋值）。例如，`intarr[5];arr++`会编译错误（数组名是常量），而`intp=arr;p++`合法。数组的大小在编译时确定（`sizeof(arr)`得到整个数组的大小），指针的大小是系统指针长度（32位4字节，64位8字节）。数组作为参数传递时会退化为指针，丢失大小信息，因此函数内部无法通过`sizeof`获取数组实际长度。野指针是如何产生的？如何避免？野指针指指向无效内存地址的指针，常见原因：指针未初始化（直接使用未赋值的指针）、指针指向的内存被释放后未置空（悬空指针）、指针越界访问（指向数组外的内存）。避免方法：指针声明时初始化为`NULL`；内存释放后将指针置为`NULL`；动态分配内存后检查是否分配成功（`malloc`可能返回`NULL`）；使用指针前判断是否为`NULL`；避免返回局部变量的地址（局部变量生命周期结束后内存被回收）。`malloc`/`free`和`new`/`delete`的区别是什么？（注：`new`/`delete`是C++关键字，C语言不支持，但面试中常对比）`malloc`/`free`是C标准库函数，`new`/`delete`是C++运算符。`malloc`分配的是未初始化的内存（返回`void`需强制转换），`new`会调用构造函数初始化对象；`free`仅释放内存，`delete`会调用析构函数。`malloc`分配失败返回`NULL`，`new`默认抛出异常（可通过`nothrow`参数返回`NULL`）。C语言中只能使用`malloc`/`free`管理动态内存。结构体和联合体的区别是什么？结构体（`struct`）中各成员拥有独立的内存空间，总大小是各成员大小之和（需考虑内存对齐）；联合体（`union`）所有成员共享同一块内存空间，总大小是最大成员的大小（同样需内存对齐）。例如：```cstructS{inta;charb;};//大小通常为8（int4+char1+3填充）unionU{inta;charb;};//大小为4（与int对齐）```结构体用于存储不同时使用的多个数据，联合体用于节省内存，同一时间只有一个成员有效。内存对齐的作用是什么？如何计算结构体大小？内存对齐是为了提高CPU访问效率（CPU通常按字长访问内存，非对齐数据需多次访问），同时满足某些硬件平台的限制（如ARM不允许访问未对齐的内存）。计算结构体大小需遵循：每个成员的起始地址是其类型大小的整数倍；结构体总大小是所有成员中最大对齐数的整数倍。例如：```cstructA{charc;//1字节，起始地址0inti;//4字节，需对齐到4的倍数，起始地址4（填充3字节）shorts;//2字节，起始地址8};//最大对齐数是4，总大小需是4的倍数，8+2=10→填充到12字节```可用`pragmapack(n)`设置最大对齐数（`n`为1、2、4等），此时成员对齐数取`min(自身大小,n)`。`define`和`const`的区别是什么？`define`是预处理器指令，在编译前替换，无类型检查；`const`是关键字，定义只读变量，有类型检查更安全。`define`宏可能产生多次求值（如`defineMAX(a,b)((a)>(b)?(a):(b))`，若参数含自增操作会导致副作用），`const`变量仅计算一次。`define`不分配内存（除非用于定义常量字符串），`const`变量存储在数据段（全局/静态）或栈（局部）。`define`可定义宏函数，`const`不能。函数指针的作用是什么？如何定义？函数指针指向函数的入口地址，可用于实现回调函数、函数表（如状态机）等。定义格式：`返回类型(指针名)(参数类型列表)`。例如，定义指向`intadd(inta,intb)`的函数指针：```cint(p)(int,int);p=add;//或p=&add（取地址符可选）intres=p(2,3);//调用方式与原函数一致```标准库函数`qsort`的第四个参数即为函数指针，用于指定排序规则。栈和堆的区别是什么？栈由编译器自动管理，存储局部变量、函数参数、返回地址等，空间较小（通常几MB），遵循先进后出（LIFO）原则，内存分配/释放由系统自动完成，效率高。堆由程序员手动管理（`malloc`/`free`），空间较大（受限于物理内存），分配方式灵活但需手动释放，易出现内存泄漏。栈的内存地址向下增长（向低地址扩展），堆向上增长（向高地址扩展）。`volatile`关键字的作用是什么？`volatile`表示变量可能被编译器未知的因素修改（如硬件寄存器、多线程共享变量），禁止编译器对该变量进行优化（如缓存到寄存器、重排指令）。例如，读取硬件状态寄存器时：```cvolatileintstatus=(volatileint)0x1234;intval=status;//编译器不会优化为读取一次，确保每次读取实际内存值```多线程中共享变量若被`volatile`修饰，可保证每次读取的是最新值（但不保证原子性，需结合互斥锁）。`voidmain()`和`intmain(intargc,charargv[])`的区别是什么？C语言标准规定`main`函数返回类型为`int`，`voidmain()`是非标准写法（仅部分编译器支持）。`intmain()`表示无命令行参数，`intmain(intargc,charargv[])`用于接收命令行参数：`argc`是参数个数（至少1，`argv[0]`是程序名），`argv`是指向参数的指针数组。程序结束时返回`int`值（0表示成功，非0表示错误），供操作系统或父进程获取执行结果。数组名和指针的联系与区别？数组名是指向首元素的常量指针（地址不可变），`&arr`表示数组的地址（类型为`int()[5]`，指向5元素数组的指针），`arr`和`&arr[0]`等价（类型为`int`）。指针可指向数组任意位置，且可修改指向（如`p=arr+2`指向第三个元素）。数组作为参数传递时退化为指针（`voidfunc(intarr[])`等价于`voidfunc(intarr)`），因此函数内部无法通过`sizeof(arr)`获取数组大小，需额外传递长度参数。内存泄漏的危害及检测方法？内存泄漏指动态分配的内存未释放，导致可用内存逐渐减少，最终可能引发程序崩溃或系统变慢。长期运行的程序（如服务器）泄漏积累会导致严重问题。检测方法：手动检查（代码中`malloc`后是否有对应的`free`，尤其在分支语句中）；使用工具（如Linux的`valgrind`、Windows的`DebugCRT库`），`valgrind`可检测未释放的内存并定位分配位置；编写内存管理封装函数（记录分配/释放信息，程序结束时检查是否有未释放的内存）。`switch`语句中`case`后为何需要`break`？`switch`根据表达式值跳转到对应`case`标签，若没有`break`会继续执行后续`case`的代码（穿透现象）。例如：```cintx=2;switch(x){case1:printf("1");case2:printf("2");//x=2时执行此casecase3:printf("3");//无break会继续执行}```输出结果为`23`。`break`用于终止当前`case`的执行，跳出`switch`结构。`default`标签处理所有未匹配的情况，可选但建议保留以处理异常。`typedef`和`define`在类型重命名上的区别？`typedef`是编译器关键字，用于为类型定义新名称（有类型检查），`define`是预处理器指令，简单文本替换。例如：```ctypedefintpint;definePINTint````pinta,b;`定义两个`int`指针；`PINTa,b;`等价于`inta,b;`，其中`b`是`int`类型。`typedef`可用于结构体、指针等复杂类型，`define`可能因替换位置导致错误。`typedef`更安全，推荐用于类型别名。如何判断一段内存是栈分配还是堆分配？栈内存由系统自动管理，存储局部变量、函数参数等，生命周期随函数调用结束而结束；堆内存由`malloc`等函数分配，需手动释放，生命周期由程序员控制。可通过地址范围判断（通常堆地址高于栈地址，但不同系统可能不同）；或检查指针是否由`malloc`返回（需记录分配信息）。例如，局部变量地址通常在函数调用时压栈，地址较低；堆地址在`malloc`时从堆区分配，地址较高。`memcpy`和`memmove`的区别是什么？`memcpy`和`memmove`均用于内存拷贝，原型为`voidmemcpy(voiddest,constvoidsrc,size_tn);`和`voidmemmove(voiddest,constvoidsrc,size_tn);`。`memcpy`假设源和目标内存无重叠，直接拷贝；`memmove`处理重叠情况（如`dest`在`src`之后且区间重叠），会先将源数据复制到临时缓冲区，再拷贝到目标，保证正确性。例如，`chararr[10]="abcdefgh";memmove(arr+2,arr,5);`会正确将`"abcde"`复制到`arr+2`（结果为`"ababcdeh"`），而`memcpy`可能因重叠导致数据覆盖错误。位域的作用是什么？如何定义？位域用于在结构体中按位分配内存，节省空间（尤其在嵌入式系统中处理寄存器位操作）。定义格式：`类型成员名:位数;`。例如：```cstructReg{unsignedintflag1:1;//1位unsignedintflag2:2;//2位unsignedintdata:29;//29位（总32位，与unsignedint对齐）};```位域成员类型需是`unsignedint`、`signedint`或`_Bool`（C99），位数不能超过类型的最大位数（如`unsignedint`通常32位）。位域不可取地址（`®.flag1`非法），跨平台时需注意位顺序（大端/小端）。逗号表达式的运算规则是什么？逗号表达式按从左到右顺序计算各表达式，结果为最后一个表达式的值。例如，`inta=(2+3,54,100);`中，先计算`2+3=5`（无赋值），再`54=20`（无赋值），最后`100`赋值给`a`，最终`a=100`。逗号表达式常用于for循环初始化/更新部分，如`for(i=0,j=10;i<j;i++,j--)`。如何实现一个函数交换两个整数的值？错误方式：```cvoidswap(inta,intb){//值传递，交换的是副本inttemp=a;a=b;b=temp;}```正确方式需传递指针（地址传递）：```cvoidswap(inta,intb){inttemp=a;a=b;b=temp;}```调用时`swap(&x,&y)`，通过指针修改原变量的值。若使用C++引用，可`voidswap(int&a,int&b)`，但C语言不支持引用，必须用指针。`gets`函数的危害及替代方案？`gets`从标准输入读取字符串，不限制输入长度，可能导致缓冲区溢出（输入超过数组大小时覆盖后续内存），是不安全的函数（C11已移除）。替代方案：`fgets`（指定最大读取长度，`fgets(str,sizeof(str),stdin)`），会保留换行符（需手动处理）；或`scanf("%[^\n]",str)`（读取到换行符停止，但仍需限制长度防止溢出）。如何判断机器是大端序还是小端序？大端序（网络字节序）高位字节存放在低地址，小端序低位字节存放在低地址。可通过联合体检测：```cintcheck_endian(){union{inti;charc;}u;u.i=1;return(u.c==1);//小端返回1，大端返回0}````int`类型4字节，若`u.c`（取低地址字节）为1，说明低位在低地址，是小端序。`strcpy`和`strncpy`的区别是什么？`strcpy`将源字符串（含'\0'）复制到目标，不检查目标缓冲区大小，可能溢出；`strncpy`指定复制的最大字符数（`n`），若源长度小于`n`，目标后填充'\0'直到`n`个字符；若源长度大于等于`n`，目标字符串无'\0'（导致非合法C字符串）。例如：```cchardest[5];strcpy(dest,"hello");//溢出，未定义行为strncpy(dest,"hello",5);//dest内容为"hello"（无'\0'），strlen(dest)会越界```安全使用`strncpy`需手动添加'\0'：`strncpy(dest,src,n-1);dest[n-1]='\0';`。函数参数压栈顺序是怎样的？C语言函数参数压栈顺序是从右到左（不同编译器可能不同，但常见为右到左）。例如，`func(a,b,c)`先压`c`，再`b`，最后`a`。这样设计是为了支持可变参数函数（如`printf`），通过最左边的参数（已知类型）可计算后续参数的位置。压栈顺序由调用约定决定（如`__cdecl`、`__stdcall`），默认通常为`__cdecl`（调用者清理栈）。如何防止头文件重复包含？使用头文件保护符（`ifndef`/`define`/`endif`）：```cifndef_HEADER_H_define_HEADER_H_//头文件内容endif```或C99支持的`pragmaonce`（部分编译器支持），作用相同但更简洁。重复包含会导致结构体/函数重复声明（编译错误），保护符确保头文件只编译一次。`void`指针的特性是什么？`void`是通用指针类型，可指向任意类型的数据（无需强制转换），但不能直接解引用（需转换为具体类型）。例如：```cinta=10;voidp=&a;intq=(int)p;//需强制转换printf("%d",q);//正确````void`常用于内存分配函数（`malloc`返回`void`），可赋值给任意类型的指针变量。如何实现一个简单的内存池？内存池预先分配大块内存，按需分配小块，减少`malloc`/`free`调用次数（提高效率，减少内存碎片）。基本步骤：1.初始化时分配一块大内存（如`charpool=malloc(POOL_SIZE);`）；2.维护当前可用位置指针（`charcurrent=pool;`）；3.分配时检查剩余空间，若足够则从`current`处分配，`current+=size;`；4.释放时不立即回收（或标记为可用），程序结束时统一释放`pool`。适用于需要频繁分配/释放相同大小内存的场景（如链表节点）。`static`局部变量和全局变量的区别？`static`局部变量存储在静态存储区（与全局变量相同），但作用域仅限所在函数，其他函数不可访问；全局变量作用域是整个程序（其他文件可通过`extern`访问）。`static`局部变量仅初始化一次（编译时初始化），全局变量同理。两者生命周期均为程序运行期间。如何判断两个指针是否指向同一块内存？直接比较指针值（`p==q`）即可。若指针指向数组元素，`p`和`q`需指向同一数组且在数组范围内；若指向动态分配内存，需确保未被释放（否则比较无意义）。注意，不同内存块可能有相同地址（如不同函数的局部变量地址可能重叠），但运行时同一时刻两个有效指针指向同地址即表示同一块内存。`printf`如何实现可变参数？`printf`使用`<stdarg.h>`头文件中的宏（`va_list`、`va_start`、`va_arg`、`va_end`）处理可变参数。函数原型为`intprintf(constcharformat,...);`，`...`表示可变参数列表。实现步骤：1.用`va_list`声明参数指针；2.`va_start(ap,format)`初始化指针（指向第一个可变参数）；3.`va_arg(ap,type)`按类型获取参数；4.`va_end(ap)`结束参数处理。例如，简化版`my_printf`：```cinclude<stdarg.h>voidmy_printf(constcharformat,...){va_listap;va_start(ap,format);//解析format，根据格式符调用va_arg获取参数va_end(ap);}```需注意参数类型与格式符匹配（如`%d`对应`int`，`%f`对应`double`），否则未定义行为。结构体指针访问成员的两种方式？结构体指针`p`访问成员`member`可用`(p).member`或`p->member`（箭头运算符更简洁）。例如：```cstructNode{intdata;structNodenext;};structNodep=malloc(sizeof(structNode));p->data=10;//等价于(p).data=10;p->next=NULL;```箭头运算符自动解引用指针并访问成员，避免括号冗余。`const`修饰的变量一定不能被修改吗？`const`修饰的变量是只读的，直接修改会编译错误（如`constinta=10;a=20;`），但可通过指针间接修改（未定义行为，依赖编译器实现）。例如：```cconstinta=10;intp=(int)&a;p=20;//可能成功（如GCC），但修改只读内存可能导致段错误```不建议此操作，`const`的目的是保证变量不被意外修改，间接修改违反设计意图。`sizeof`对函数名的处理？`sizeof(函数名)`在C语言中是未定义行为（C标准未规定），不同编译器处理不同。例如，`intfunc(){return0;}`，`sizeof(func)`在GCC中返回1（无实际意义），但应避免此类用法。`sizeof`用于变量或类型，函数名不是变量，不应计算其大小。如何实现一个不使用临时变量交换两个整数？算术法：`a=a+b;b=ab;a=ab;`（可能溢出）；异或法：`a=a^b;b=a^b;a=a^b;`（利用异或自反性，`x^x=0`，`x^0=x`）。异或法更安全（无溢出问题），但两种方法均需注意：若`a`和`b`指向同一块内存（如`swap(&x,&x)`），异或法会导致结果为0（`a^a=0`），需额外判断指针是否相同。`main`函数执行前/后会执行哪些代码？C语言中，`main`函数执行前会初始化全局变量、静态变量（调用构造函数，C++特性）、执行`__attribute__((constructor))`（GCC扩展）修饰的函数；执行后会执行`atexit`注册的函数（`atexit(func)`）、析构全局对象（C++）、`__attribute__((destructor))`修饰的函数。例如：```cinclude<stdio.h>include<stdlib.h>voidpre_main()__attribute__((constructor));voidpre_main(){printf("Beforemain\n");}voidpost_main(){printf("Aftermain\n");}intmain(){atexit(post_main);printf("Inmain\n");return0;}```输出顺序：`Beforemain→Inmain→Aftermain`。如何检测程序中未初始化的变量？未初始化的局部变量存储在栈中，其值是随机的（垃圾值），使用会导致未定义行为。检测方法：开启编译器警告（如GCC的`-Wall`选项，会提示“variable‘x’isuseduninitialized”）；使用静态代码分析工具（如`cppcheck`）；调试时观察变量值（调试器中未初始化变量通常显示为特殊值）。全局变量和静态变量默认初始化为0（或空指针），无需担心未初始化。`charstr="hello";`和`charstr[]="hello";`的区别？前者`str`是指向字符串字面量的指针（存储在只读内存区，修改