2025年c開發(fā)筆試題及答案一、基礎(chǔ)語法與表達(dá)式1.運(yùn)算符優(yōu)先級與表達(dá)式求值題目：分析以下表達(dá)式在32位系統(tǒng)下的運(yùn)算結(jié)果（int=4B，short=2B，char=1B，bool=_Bool）：`inta=5,b=3;``boolres=(a++---b)&(a|b)^(a>>1)&&(b<<2)>=(a^b);`求res的值及運(yùn)算后a、b的值。答案：運(yùn)算順序按優(yōu)先級拆解（從高到低：自增/自減、移位、位運(yùn)算、關(guān)系運(yùn)算、邏輯與）：-`--b`：b先減1，b=2；`a++`：a后增1，當(dāng)前a=5（運(yùn)算后a=6）。-`(a++---b)`=5-2=3。-`a`此時(shí)為6（因a++已完成自增），`b`為2。-`a|b`=6|2=6（二進(jìn)制110|010=110）。-`a>>1`=6>>1=3（二進(jìn)制110右移1位為11）。-`(a++---b)&(a|b)`=3&6=2（二進(jìn)制011&110=010）。-`2^3`=1（二進(jìn)制010^011=001）。-`b<<2`=2<<2=8；`a^b`=6^2=4（二進(jìn)制110^010=100）。-`(b<<2)>=(a^b)`=8>=4→true（值為1）。-最終邏輯與：`1&&1`→res=1（true）。運(yùn)算后a=6，b=2。二、結(jié)構(gòu)體與內(nèi)存對齊2.結(jié)構(gòu)體內(nèi)存布局計(jì)算題目：定義以下結(jié)構(gòu)體（編譯器默認(rèn)對齊4字節(jié)，64位系統(tǒng)），計(jì)算`sizeof(StructA)`和`sizeof(StructB)`，并描述內(nèi)存布局。```cstructStructA{charc;//1Bintp;//8B（64位指針）shorts;//2B};structStructB{doubled;//8BstructStructAa;//StructA實(shí)例chararr[3];//3B};```答案：-StructA對齊規(guī)則：-charc（1B）：偏移0，占1B。-intp（8B）：需對齊到8的倍數(shù)，因此偏移8（0+1后填充7B到8），占8B（偏移8~15）。-shorts（2B）：需對齊到2的倍數(shù)，當(dāng)前偏移16（15+1），占2B（偏移16~17）。-總大小需對齊到最大成員（8B）的倍數(shù)，17+1=18，18不是8的倍數(shù)，填充到24B（18+6=24）。因此`sizeof(StructA)=24`。-StructB對齊規(guī)則：-doubled（8B）：偏移0，占8B（0~7）。-structStructAa（24B）：需對齊到StructA的最大對齊（8B），當(dāng)前偏移8（7+1）是8的倍數(shù)，占24B（8~31）。-chararr[3]（3B）：需對齊到1B，偏移32（31+1），占3B（32~34）。-總大小需對齊到最大成員（double的8B）的倍數(shù)，34+2=36（34+2=36，36是8的倍數(shù)？36/8=4.5，實(shí)際應(yīng)填充到40B？需重新計(jì)算：StructB最大對齊是8B（double和StructA的對齊均為8B），總大小需是8的倍數(shù)。當(dāng)前總偏移到34，34+(8-34%8)=34+(8-2)=40。因此`sizeof(StructB)=40`。三、內(nèi)存管理與錯(cuò)誤檢測3.動態(tài)內(nèi)存分配錯(cuò)誤修正題目：以下代碼存在多處內(nèi)存錯(cuò)誤，指出所有錯(cuò)誤并修正。```cinclude<stdlib.h>include<string.h>intmain(){charstr1=malloc(10);//分配10Bstrcpy(str1,"HelloWorld");//"HelloWorld"占10B（含'\0'），10B剛好？實(shí)際"HelloWorld"長度10，需11B（含終止符）charstr2=realloc(str1,20);//realloc可能移動內(nèi)存，str1可能失效strcpy(str2,"NewString");//"NewString"長度9，需10B（含終止符），20B足夠free(str1);//str1已被realloc釋放或移動，重復(fù)freecharstr3=calloc(5,sizeof(int));//calloc(5,sizeof(int))分配54=20B，str3是char，但訪問str3[4]（第5個(gè)char）合法str3[4]='A';//合法（20B足夠）free(str3+1);//只能free原始指針，偏移后指針無效return0;}```答案：錯(cuò)誤及修正：1.`strcpy(str1,"HelloWorld")`："HelloWorld"實(shí)際長度為10（字符'H'~'d'），加上終止符'\0'共11B，但`malloc(10)`僅分配10B，導(dǎo)致緩沖區(qū)溢出。修正：`malloc(11)`或`strncpy(str1,"HelloWorld",10);str1[10]='\0';`。2.`free(str1)`：`realloc(str1,20)`后，若內(nèi)存被移動，str1變?yōu)橐爸羔?，再次free會導(dǎo)致未定義行為（如雙釋放）。修正：`realloc`后應(yīng)使用新指針str2，不再使用str1，因此刪除`free(str1)`。3.`free(str3+1)`：`free`只能釋放通過`malloc`/`calloc`/`realloc`返回的原始指針，偏移后的指針（str3+1）會導(dǎo)致內(nèi)存管理錯(cuò)誤。修正：`free(str3)`。修正后代碼：```cintmain(){charstr1=malloc(11);//分配11B（含終止符）strcpy(str1,"HelloWorld");//正確復(fù)制charstr2=realloc(str1,20);//str1可能失效，改用str2if(str2==NULL){/處理錯(cuò)誤/}strcpy(str2,"NewString");//正確復(fù)制（"NewString"需9+1=10B）free(str2);//釋放新指針charstr3=calloc(5,sizeof(int));//分配54=20Bif(str3==NULL){/處理錯(cuò)誤/}str3[4]='A';//合法訪問（第5個(gè)char）free(str3);//釋放原始指針return0;}```四、指針與數(shù)組操作4.二維數(shù)組的指針訪問題目：定義`intarr[3][4]={{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12}};`，用至少三種指針表達(dá)式訪問`arr[2][1]`（要求含``或`[]`）。答案：-方法1：`((arr+2)+1)`解析：`arr`是二維數(shù)組名，`arr+2`指向第3行（索引2），`(arr+2)`是第3行的首地址（即`&arr[2][0]`），`(arr+2)+1`指向`arr[2][1]`，解引用得值。-方法2：`(arr[2]+1)`解析：`arr[2]`等價(jià)于`(arr+2)`，即第3行首地址，`arr[2]+1`指向`arr[2][1]`，解引用得值。-方法3：`((int)arr)[24+1]`解析：將二維數(shù)組強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為一維int指針，`arr`的內(nèi)存是連續(xù)的，第2行第1列的索引為`24+1=9`（0-based），因此`((int)arr)[9]`即為目標(biāo)元素。-方法4：`(&arr[0][0]+24+1)`解析：`&arr[0][0]`是數(shù)組首元素地址，偏移`24+1`個(gè)int位置后解引用。五、函數(shù)指針與通用排序5.通用排序函數(shù)實(shí)現(xiàn)題目：實(shí)現(xiàn)`generic_sort`函數(shù)，支持任意類型數(shù)組排序，使用函數(shù)指針作為比較回調(diào)（原型：`voidgeneric_sort(voidarr,size_tnum,size_telem_size,int(cmp)(constvoid,constvoid))`）。答案：實(shí)現(xiàn)思路：采用冒泡排序（示例）或快速排序，通過`elem_size`計(jì)算元素地址，用`cmp`函數(shù)比較。以下為冒泡排序?qū)崿F(xiàn)：```cvoidgeneric_sort(voidarr,size_tnum,size_telem_size,int(cmp)(constvoid,constvoid)){if(arr==NULL||cmp==NULL||num<=1)return;charbase=(char)arr;//轉(zhuǎn)換為char以便按字節(jié)偏移for(size_ti=0;i<num-1;i++){for(size_tj=0;j<num-i-1;j++){chara=base+jelem_size;//第j個(gè)元素地址charb=base+(j+1)elem_size;//第j+1個(gè)元素地址if(cmp(a,b)>0){//若a應(yīng)在b之后，則交換//交換a和b的字節(jié)內(nèi)容for(size_tk=0;k<elem_size;k++){chartemp=a[k];a[k]=b[k];b[k]=temp;}}}}}```使用示例（排序int數(shù)組升序）：```cintint_cmp_asc(constvoida,constvoidb){intai=(constint)a;intbi=(constint)b;return(ai>bi)-(ai<bi);//等價(jià)于ai-bi（避免溢出）}intmain(){intnums[]={3,1,4,2};generic_sort(nums,4,sizeof(int),int_cmp_asc);//結(jié)果：1,2,3,4return0;}```六、多線程同步與競態(tài)條件6.多線程求和的競態(tài)修正題目：以下代碼計(jì)算1到10000的和時(shí)結(jié)果錯(cuò)誤，修正競態(tài)條件（使用pthread同步）。```cinclude<pthread.h>defineN10000inttotal=0;voidadd_thread(voidarg){intstart=(int)arg;intend=start+N/2;for(inti=start;i<end;i++){total+=i;//競態(tài)點(diǎn)}returnNULL;}```答案：問題：`total+=i`非原子操作（讀取-修改-寫入），多線程并發(fā)時(shí)會丟失更新。修正：添加互斥鎖（`pthread_mutex_t`）保護(hù)`total`的訪問。修正后代碼：```cinclude<pthread.h>defineN10000inttotal=0;pthread_mutex_tmutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;//初始化互斥鎖voidadd_thread(voidarg){intstart=(int)arg;intend=start+N/2;for(inti=start;i<end;i++){pthread_mutex_lock(&mutex);//加鎖total+=i;pthread_mutex_unlock(&mutex);//解鎖}returnNULL;}intmain(){pthread_ttid1,tid2;intarg1=1,arg2=N/2+1;pthread_create(&tid1,NULL,add_thread,&arg1);pthread_create(&tid2,NULL,add_thread,&arg2);pthread_join(tid1,NULL);pthread_join(tid2,NULL);printf("Total:%d\n",total);//正確結(jié)果：(1000010001)/2=50005000pthread_mutex_destroy(&mutex);//銷毀鎖return0;}```七、鏈表反轉(zhuǎn)與復(fù)雜度分析7.單鏈表反轉(zhuǎn)（遞歸與迭代）題目：用遞歸和迭代實(shí)現(xiàn)單鏈表反轉(zhuǎn)，分析時(shí)間/空間復(fù)雜度（鏈表長度n）。答案：鏈表節(jié)點(diǎn)定義：```cstructListNode{intval;structListNodenext;};```迭代法實(shí)現(xiàn)：```cstructListNodereverseList_iter(structListNodehead){structListNodeprev=NULL,curr=head,next=NULL;while(curr!=NULL){next=curr->next;//保存下一節(jié)點(diǎn)curr->next=prev;//反轉(zhuǎn)指針prev=curr;//移動prevcurr=next;//移動curr}returnprev;//新頭節(jié)點(diǎn)}```時(shí)間復(fù)雜度：O(n)（遍歷每個(gè)節(jié)點(diǎn)一次），空間復(fù)雜度：O(1)（僅用常量額外空間）。遞歸法實(shí)現(xiàn)：```cstructListNodereverseList_recur(structListNodehead){if(head==NULL||head->next==NULL)returnhead;//基例：空或單節(jié)點(diǎn)鏈表structListNodenew_head=reverseList_recur(head->next);//遞歸反轉(zhuǎn)后續(xù)節(jié)點(diǎn)head->next->next=head;//反轉(zhuǎn)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針head->next=NULL;//原頭節(jié)點(diǎn)變?yōu)槲补?jié)點(diǎn)，next置空returnnew_head;//返回新頭節(jié)點(diǎn)}```時(shí)間復(fù)雜度：O(n)（遞歸n層，每層操作O(1)），空間復(fù)雜度：O(n)（遞歸棧深度n）。八、快速排序優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)8.快速排序優(yōu)化實(shí)現(xiàn)題目：實(shí)現(xiàn)快速排序（升序），要求：-樞軸選擇策略避免最壞復(fù)雜度（如三數(shù)取中法）。-處理重復(fù)元素（三路劃分）。-分析平均時(shí)間/空間復(fù)雜度。答案：三數(shù)取中法選樞軸：取首、中、尾三個(gè)元素的中位數(shù)作為樞軸，避免有序數(shù)組導(dǎo)致的O(n2)。三路劃分：將數(shù)組分為`<pivot`、`=pivot`、`>pivot`三部分，減少重復(fù)元素的遞歸次數(shù)。實(shí)現(xiàn)代碼：```cinclude<stdlib.h>//forrand()（可選）//交換兩個(gè)intvoidswap(inta,intb){inttemp=a;a=b;b=temp;}//三數(shù)取中法選樞軸索引intmedian_of_three(intarr,intleft,intright){intmid=left+(right-left)/2;if(arr[left]>arr[mid])swap(&arr[left],&arr[mid]);if(arr[left]>arr[right])swap(&arr[left],&arr[right]);if(arr[mid]>arr[right])swap(&arr[mid],&arr[right]);returnmid;//中位數(shù)在mid位置}//快速排序（三路劃分）voidquick_sort(intarr,intleft,intright){if(left>=right)return;//選樞軸（三數(shù)取中）intpivot_idx=median_of_three(arr,left,right);intpivot=arr[