嵌入式面试常问问题

以下内容面向嵌入式/系统方向的初学者与面试备考者，全面梳理了以下几大板块，并在每个板块末尾列出常见的面试问答思路，帮助你既能夯实基础，又能应对面试挑战。

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一、TCP/IP 协议

1.1 TCP/IP 五层模型概述

• 链路层（Link Layer）

  • 包括网卡驱动、以太网、Wi‑Fi、PPP 等。负责把数据帧（Frame）在相邻节点间传输。

• 网络层（Internet Layer）

  • 最典型的是 IP 协议 (IPv4/IPv6)。负责 路由选路、分片与重组。

  • 其他：ICMP（Ping、目的不可达等）、ARP/ND (地址解析协议/邻居发现)。

• 传输层（Transport Layer）

  • TCP（Transmission Control Protocol）：面向连接、可靠传输、有序到达、流量控制与拥塞控制。

  • UDP（User Datagram Protocol）：无连接、不保证可靠性、低开销。

• 会话层、表示层（合并在“应用层”讨论）

• 应用层（Application Layer）

  • HTTP/HTTPS、FTP、SMTP/POP3、DNS、Telnet、SSH 等。

面试常问：

1. 请简述 TCP/IP 模型与 OSI 七层模型的对应关系。

2. TCP 与 UDP 的区别？各有什么典型应用场景？

3. DNS 查询过程是怎样的？（迭代查询 vs 递归查询）

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1.2 IP 协议要点

• IP 地址与子网掩码

  • IPv4：32 位，常见写法 192.168.1.10/24（子网掩码 255.255.255.0）。

  • IPv6：128 位，常见压缩写法 fe80::1ff:fe23:4567:890a/64。

• 分片与重组

  • 当数据包超过链路层最大传输单元（MTU）时，IP 层会分片。目的主机负责重组。

• 路由选择

  • 路由表：根据目的 IP 匹配最长前缀，选择下一跳。

  • 默认网关、直连网络、三层交换等。

面试常问：

1. 如何计算某 IP 的网络地址、广播地址？

2. 什么是 CIDR？为什么要划分子网？

3. 简述 IP 分片过程及可能带来的问题（性能、重组失败）。

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1.3 TCP 核心机制

• 三次握手（Three‑way Handshake）

  1. 客户端发送 SYN, seq = x

  2. 服务器收到 SYN, 回复 SYN‑ACK, seq = y, ack = x+1

  3. 客户端收到 SYN‑ACK, 回复 ACK, ack = y+1；连接建立

• 四次挥手（Four‑way Teardown）

  1. 主动关闭方发送 FIN, seq = a

  2. 对端回复 ACK, ack = a+1

  3. 对端发送 FIN, seq = b

  4. 主动关闭方回复 ACK, ack = b+1；连接关闭

• 流量控制（窗口机制）：

  • 发送端发送窗口（rwnd）由接收端根据缓冲区大小告知。

• 拥塞控制（慢启动、拥塞避免、快速重传、快速恢复）：

  • 拥塞窗口（cwnd）从 1 MSS 开始，遇到丢包或超时则触发相应算法。

面试常问：

1. TCP 三次握手的目的？如果少一次会发生什么？

2. TCP 四次挥手与三次挥手有什么区别？为什么需要四次？

3. 怎么理解 TCP 的流量控制与拥塞控制？

4. 如何粗略计算 RTT？什么是滑动窗口？

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1.4 UDP 与其他协议

• UDP（User Datagram Protocol）

  • “不可靠”传输：不保证到达、不保证顺序。

  • 头部开销小，仅 8 字节：源端口(2B) | 目标端口(2B) | 长度(2B) | 校验和(2B)。

  • 常见应用：DNS 查询、VoIP、视频流、DHCP。

• ICMP（Internet Control Message Protocol）

  • 用于网络诊断（ping）、不可达报告、TTL 超时等。

• 常见端口号

  • HTTP：80，HTTPS：443，DNS：53，SSH：22，FTP：21，SMTP：25，POP3：110，IMAP：143 等。

面试常问：

1. 为什么 DNS 通常使用 UDP？遇到数据包丢失怎么办？

2. 简述 ICMP 报文类型（Echo Request/Reply，Destination Unreachable 等）。

3. 常见的服务器如何处理端口抢占和端口复用？

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二、C 语言基础

以下内容面向零基础读者，从最基本的概念开始，一步步推进到链表、环形队列和指针的“进阶姿势”。

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2.1 结构体（struct）

2.1.1 概念

• 定义：把多个不同类型的变量组合成一个“整体”，类似现实世界中“一个学生有姓名、年龄、成绩”。

• 语法：

  struct Student {char name[32];int age;float score;
  };
  

• 用法：

  struct Student s1;
  strcpy(s1.name, "Alice");
  s1.age = 20;
  s1.score = 92.5f;
  printf("Name=%s, Age=%d, Score=%.1f\n", s1.name, s1.age, s1.score);
  

• 内存对齐：

  • 结构体成员通常按自然对齐方式存放，字段之间可能插入“填充字节(Padding)”以保证访问效率。

  • sizeof(struct) 可能 > 各成员大小之和。

面试常问：

1. struct A { char c; int x; } 与 struct B { int x; char c; } 谁更省空间，为什么？

2. 如何传递结构体到函数？按值还是按引用？优缺点？

3. 什么是匿名结构体，什么时候用？

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2.2 联合体（union）

2.2.1 概念

• 定义：联合体的所有成员 共用同一块内存，只要给其中一个成员赋值，就修改了这块内存。

• 语法：

  union Data {int i;float f;char str[20];
  };
  

• 用法：

  union Data d;
  d.i = 100;
  printf("d.i=%d, d.f=%f\n", d.i, d.f);  // f 与 i 共享内存，值不确定
  

• 大小：

  • 联合体的 sizeof 等于其最大成员的大小，再加上对齐需要的填充。

面试常问：

1. 结构体和联合体有什么区别？各自适用场景？

2. 为什么联合体可节省内存？举例说明。

3. 如何安全地在联合体里存放二进制数据（如网络协议报文）？

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2.3 枚举（enum）

2.3.1 概念

• 定义：枚举是一组具名整型常量的集合，让代码更易读。

• 语法：

  enum Weekday { MON = 1, TUE, WED, THU, FRI, SAT, SUN };
  

  • 如果不显式赋值，默认从 0 开始自动 +1。

• 用法：

  enum Weekday today = WED;
  if (today == WED) { printf("It's Wednesday\n"); }
  

• 底层本质：枚举常量本质是整型 (C 默认 int)。

面试常问：

1. 枚举常量的底层类型是什么？可以指定底层类型吗？

2. 枚举 vs #define 的区别？哪种更好？

3. 如何把枚举转为字符串？有哪些常见技巧？