嵌入式面試常問問題

以下內容面向嵌入式/系統方向的初學者與面試備考者，全面梳理了以下幾大板塊，并在每個板塊末尾列出常見的面試問答思路，幫助你既能夯實基礎，又能應對面試挑戰。

一、TCP/IP 協議

1.1 TCP/IP 五層模型概述

  • 鏈路層（Link Layer）

    • 包括網卡驅動、以太網、Wi?Fi、PPP 等。負責把數據幀（Frame）在相鄰節點間傳輸。

  • 網絡層（Internet Layer）

    • 最典型的是 IP 協議 (IPv4/IPv6)。負責 路由選路、分片與重組。

    • 其他：ICMP（Ping、目的不可達等）、ARP/ND (地址解析協議/鄰居發現)。

  • 傳輸層（Transport Layer）

    • TCP（Transmission Control Protocol）：面向連接、可靠傳輸、有序到達、流量控制與擁塞控制。

    • UDP（User Datagram Protocol）：無連接、不保證可靠性、低開銷。

  • 會話層、表示層（合并在“應用層”討論）

  • 應用層（Application Layer）

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

面試常問：

  1. 請簡述 TCP/IP 模型與 OSI 七層模型的對應關系。

  2. TCP 與 UDP 的區別？各有什么典型應用場景？

  3. DNS 查詢過程是怎樣的？（迭代查詢 vs 遞歸查詢）

1.2 IP 協議要點

  • IP 地址與子網掩碼

    • IPv4：32 位，常見寫法 192.168.1.10/24（子網掩碼 255.255.255.0）。

    • IPv6：128 位，常見壓縮寫法 fe80::1ff:fe23:4567:890a/64。

  • 分片與重組

    • 當數據包超過鏈路層最大傳輸單元（MTU）時，IP 層會分片。目的主機負責重組。

  • 路由選擇

    • 路由表：根據目的 IP 匹配最長前綴，選擇下一跳。

    • 默認網關、直連網絡、三層交換等。

面試常問：

  1. 如何計算某 IP 的網絡地址、廣播地址？

  2. 什么是 CIDR？為什么要劃分子網？

  3. 簡述 IP 分片過程及可能帶來的問題（性能、重組失敗）。

1.3 TCP 核心機制

  • 三次握手（Three?way Handshake）

    1. 客戶端發送 SYN, seq = x

    2. 服務器收到 SYN, 回復 SYN?ACK, seq = y, ack = x+1

    3. 客戶端收到 SYN?ACK, 回復 ACK, ack = y+1；連接建立

  • 四次揮手（Four?way Teardown）

    1. 主動關閉方發送 FIN, seq = a

    2. 對端回復 ACK, ack = a+1

    3. 對端發送 FIN, seq = b

    4. 主動關閉方回復 ACK, ack = b+1；連接關閉

  • 流量控制（窗口機制）：

    • 發送端發送窗口（rwnd）由接收端根據緩沖區大小告知。

  • 擁塞控制（慢啟動、擁塞避免、快速重傳、快速恢復）：

    • 擁塞窗口（cwnd）從 1 MSS 開始，遇到丟包或超時則觸發相應算法。

面試常問：

  1. TCP 三次握手的目的？如果少一次會發生什么？

  2. TCP 四次揮手與三次揮手有什么區別？為什么需要四次？

  3. 怎么理解 TCP 的流量控制與擁塞控制？

  4. 如何粗略計算 RTT？什么是滑動窗口？

1.4 UDP 與其他協議

  • UDP（User Datagram Protocol）

    • “不可靠”傳輸：不保證到達、不保證順序。

    • 頭部開銷小，僅 8 字節：源端口(2B) | 目標端口(2B) | 長度(2B) | 校驗和(2B)。

    • 常見應用：DNS 查詢、VoIP、視頻流、DHCP。

  • ICMP（Internet Control Message Protocol）

    • 用于網絡診斷（ping）、不可達報告、TTL 超時等。

  • 常見端口號

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

面試常問：

  1. 為什么 DNS 通常使用 UDP？遇到數據包丟失怎么辦？

  2. 簡述 ICMP 報文類型（Echo Request/Reply，Destination Unreachable 等）。

  3. 常見的服務器如何處理端口搶占和端口復用？

二、C 語言基礎

以下內容面向零基礎讀者，從最基本的概念開始，一步步推進到鏈表、環形隊列和指針的“進階姿勢”。

2.1 結構體（struct）

2.1.1 概念

  • 定義：把多個不同類型的變量組合成一個“整體”，類似現實世界中“一個學生有姓名、年齡、成績”。

  • 語法：

    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);

  • 內存對齊：

    • 結構體成員通常按自然對齊方式存放，字段之間可能插入“填充字節(Padding)”以保證訪問效率。

    • sizeof(struct) 可能 > 各成員大小之和。

面試常問：

  1. struct A { char c; int x; } 與 struct B { int x; char c; } 誰更省空間，為什么？

  2. 如何傳遞結構體到函數？按值還是按引用？優缺點？

  3. 什么是匿名結構體，什么時候用？

2.2 聯合體（union）

2.2.1 概念

  • 定義：聯合體的所有成員 共用同一塊內存，只要給其中一個成員賦值，就修改了這塊內存。

  • 語法：

    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 與 i 共享內存，值不確定

  • 大小：

    • 聯合體的 sizeof 等于其最大成員的大小，再加上對齊需要的填充。

面試常問：

  1. 結構體和聯合體有什么區別？各自適用場景？

  2. 為什么聯合體可節省內存？舉例說明。

  3. 如何安全地在聯合體里存放二進制數據（如網絡協議報文）？

2.3 枚舉（enum）

2.3.1 概念

  • 定義：枚舉是一組具名整型常量的集合，讓代碼更易讀。

  • 語法：

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

    • 如果不顯式賦值，默認從 0 開始自動 +1。

  • 用法：

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

  • 底層本質：枚舉常量本質是整型 (C 默認 int)。

面試常問：

  1. 枚舉常量的底層類型是什么？可以指定底層類型嗎？

  2. 枚舉 vs #define 的區別？哪種更好？

  3. 如何把枚舉轉為字符串？有哪些常見技巧？

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