大厂实习offer 拿下！

大家好，春招说来就来啦！最近我可太有感触了，好多小伙伴都在疯狂准备面试，一心想拿下大厂 offer。前阵子，有个读者找到我，说想试试模拟面试，我就想着帮他一把。结果好家伙，这面试过程可太让我惊喜了！不管我抛出啥问题，他都能稳稳接住。我把模拟面试过程中的一些问题整理了出来，希望对大家有帮助。

模拟面试问题汇总

基础问题

C/C++

关键字static的作用是什么？

在函数体，只会被初始化一次，一个被声明为静态的变量在这一函数被调用过程中维持其值不变。

在模块内（但在函数体外），一个被声明为静态的变量可以被模块内所用函数访问，但不能被模块外其它函数访问。它是一个本地的全局变量（只能被当前文件使用）。

在模块内，一个被声明为静态的函数只可被这一模块内的其它函数调用。那就是，这个函数被限制在声明它的模块的本地范围内使用（只能被当前文件使用）。

C语言中 struct与 union的区别是什么?

堆与栈有什么区别？

申请方式栈的空间由操作系统自动分配/释放，堆上的空间手动分配/释放。

申请大小的限制栈空间有限。在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在WINDOWS下，栈的大小是2M（也有的说是1M，总之是一个编译时就确定的常数），如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小堆是很大的自由存储区。堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。

申请效率栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。堆是由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便.

什么是外部碎片和内部碎片？内存碎片如何解决

函数指针和指针函数有什么区别？

函数指针如果在程序中定义了一个函数，那么在编译时系统就会为这个函数代码分配一段存储空间，这段存储空间的首地址称为这个函数的地址。而且函数名表示的就是这个地址。既然是地址我们就可以定义一个指针变量来存放，这个指针变量就叫作函数指针变量，简称函数指针。

指针函数首先它是一个函数，只不过这个函数的返回值是一个地址值。函数返回值必须用同类型的指针变量来接受，也就是说，指针函数一定有“函数返回值”，而且，在主调函数中，函数返回值必须赋给同类型的指针变量。

数组下标可以为负数吗?

可以，因为下标只是给出了一个与当前地址的偏移量而已，只要根据这个偏移量能定位得到目标地址即可。下面给出一个下标为负数的示例：

操作系统

请简述操作系统的主要功能有哪些

答案：操作系统主要有进程管理（负责进程的创建、调度、终止等，确保多个进程能高效有序地共享 CPU 资源）

存储管理（对内存进行分配、回收与保护，让不同进程合理使用内存空间）

设备管理（统一管理各类外部设备，如打印机、磁盘等，实现设备的驱动加载、分配与回收，为用户程序提供统一的设备操作接口）

文件管理（负责文件的存储、检索、共享与保护，提供文件系统给用户方便地操作文件）和

作业管理（控制用户作业的提交、执行与结束流程，协调系统资源来完成用户任务）解释：了解操作系统全貌，看面试者是否清楚其核心职能，这是深入学习操作系统各模块的基础。

操作系统中的进程和线程的区别

进程是资源分配的基本单位，拥有独立的地址空间，包含代码段、数据段、堆栈段等，不同进程间数据相对隔离；

线程是 CPU 调度的基本单位，隶属于进程，一个进程内可以有多个线程，它们共享进程的地址空间和资源，如打开的文件、全局变量等，但拥有各自独立的栈空间用于保存局部变量和函数调用信息。

线程间切换开销相对进程切换小，因为无需切换地址空间等大量资源信息。解释：这是操作系统并发编程的关键概念，能反映面试者对并发执行单元的理解深度。

FreeRTOS 相关部分

FreeRTOS 任务主要有哪几种状态

FreeRTOS 任务主要有就绪（Ready）、运行（Running）、阻塞（Blocked）、挂起（Suspended）状态。

就绪态任务等待 CPU 资源，一旦获得就进入运行态；

运行态任务时间片用完或被更高优先级任务抢占，会回到就绪态；

运行态任务如果等待某个事件（如信号量未获取到、队列无数据等），就会进入阻塞态，等事件满足条件后回到就绪态；

挂起态任务是被人为暂停，需要通过 API 调用才能恢复到就绪态，与阻塞态不同在于挂起态不依赖于某个事件的发生，纯粹是外部控制。

解释：深入考查对 FreeRTOS 任务调度核心机制的掌握，任务状态流转是理解任务运行逻辑的关键。

FreeRTOS 中如何使用队列进行任务间通信

首先要创建队列，使用 xQueueCreate() 函数，设置好队列长度和单个消息大小。比如在一个数据采集任务和数据处理任务间通信，采集任务采集到数据后，

使用 xQueueSend() 函数将数据指针（或数据本身，取决于数据大小和设计）放入队列

数据处理任务则在循环中使用 xQueueReceive() 函数尝试从队列获取数据，当队列中有数据时，处理任务就能取到并进行后续处理。

FreeRTOS 中信号量和互斥量的区别

信号量主要用于任务间同步或资源计数，比如协调多个任务对某个共享资源的访问顺序，初始值可以设定为大于 0，表示资源初始可用数量，任务获取信号量后信号量值减 1，释放加 1；

互斥量本质也是一种特殊的信号量，初始值为 1，用于互斥访问共享资源，同一时间只允许一个任务获取互斥量进入临界区操作共享资源，避免数据冲突，获取不到互斥量的任务会进入阻塞态等待，直到持有互斥量的任务释放。

解释：这两者容易混淆，区分它们能看出面试者对 FreeRTOS 同步与互斥机制的精准理解。

中断与内存管理部分

FreeRTOS 中，基于中断的任务切换机制是怎样的？

当中断发生时，硬件首先保存当前任务的上下文（寄存器值等），然后进入中断服务程序（ISR），

在 ISR 中如果满足任务切换条件（如更高优先级任务就绪且中断允许任务切换），会调用 FreeRTOS 的中断任务切换函数，

将当前任务状态更新，选择最高优先级就绪任务，恢复新任务的上下文，实现从旧任务到新任务的切换，最后从中断返回后新任务开始运行。

在一个具有多个中断源的FreeRTOS系统中，不同中断源需要与不同任务进行通信。请设计一种方案，实现各中断源与对应任务之间高效、可靠的通信，并说明如何避免通信过程中的数据丢失和冲突。假设系统资源有限，如何在满足通信需求的同时优化系统资源的使用？

答案：可以使用消息队列实现中断源与任务的通信。为每个中断源创建独立的消息队列，中断发生时，将相关数据发送到对应的队列。任务从队列中读取数据进行处理。

为避免数据丢失和冲突，发送数据时设置合适的超时时间，确保数据成功入队。在中断处理中，使用中断安全的队列操作函数。对于系统资源有限的情况，合理设置队列大小，避免过大的内存占用。同时，可复用部分数据结构，减少内存开销。例如，使用共享缓冲区，通过标志位区分不同中断源的数据。

FreeRTOS 空闲内存是用什么数据结构管理的，简单讲讲是如何管理的。

链表实现内存分配基于空闲内存块链表，初始化时将系统空闲内存按一定大小划分成多个内存块，每个内存块包含控制信息（如大小、是否已分配标志等），并通过链表指针连接起来，分配内存时遍历链表找合适大小的空闲块，标记为已分配并返回给申请者，回收时将内存块重新链入空闲链表并更新状态。

FreeRTOS 的链表实现内存分配中，如何处理内存碎片化问题？有哪些优化策略？

内存碎片化是指随着内存的反复分配与回收，内存空间被分割成许多小块，即使总空闲内存足够，但难以满足较大内存需求的情况。FreeRTOS 处理碎片化的一种策略是采用内存合并算法，在回收内存块时，检查相邻的空闲内存块，若满足合并条件（如相邻块空闲且属于同一类型内存区域），则将它们合并成一个更大的空闲块，减少碎片数量；

优化策略还包括定期进行内存整理，不过这通常会带来一定的性能开销，所以要权衡使用，例如在系统空闲时段执行整理操作，或者根据内存使用阈值触发整理，另外合理设置初始内存块大小和分配策略，如采用大内存块优先分配，对于频繁分配小内存块的场景，单独开辟小内存区域进行管理，避免小碎片过多影响大内存需求的分配。

在 FreeRTOS 任务调度中，如果多个任务处于同一优先级，系统是如何处理的？

当多个任务处于同一优先级时，FreeRTOS 采用时间片轮转调度算法在这些任务间分配 CPU 时间。每个任务运行一个预先设定好的时间片（由系统节拍周期和配置参数决定），时间片用完后，任务会被强制挂起，切换到同优先级的下一个就绪任务运行，如此循环往复，保证同优先级任务都能获得公平的 CPU 执行机会。

若任务在时间片内主动放弃 CPU（如进入阻塞态等待资源），则立即切换到同优先级的下一个就绪任务。

对于 FreeRTOS 中的队列，当队列已满，继续调用 xQueueSend() 函数会发生什么情况？如何根据不同需求处理这种情况？

当队列已满，继续调用 xQueueSend() ，默认情况下任务会进入阻塞态，等待队列有空闲空间，直到超时（可设置超时时间）。

若不想让任务阻塞，可以使用 xQueueSendToBackFromISR() 或 xQueueSendToFrontFromISR() 等从中断安全版本的函数（用于中断服务程序中），它们不会阻塞任务，而是直接返回错误码，由调用者根据返回值决定后续操作，比如在中断中简单记录错误信息，后续再处理；

或者在任务中结合错误处理逻辑，决定是重试发送、调整数据处理策略还是采取其他补救措施。

USART 相关

USART（通用同步异步收发器）的工作模式，异步和同步模式有何区别？

答案：USART 异步模式下，数据传输不需要时钟同步信号，收发双方依靠起始位、停止位和波特率来同步数据，每个字符独立传输，传输效率相对较低，但接线简单，常用于低速、远距离通信场景。同步模式则需要额外的时钟线来同步数据传输，数据按位连续传输，传输速率高，适合高速、近距离且对时钟同步要求严格的应用，如与某些高速外设芯片通信。

IIC 相关

描述 IIC（集成电路总线）协议的通信流程，起始信号和停止信号是如何定义的？

答案：IIC 通信以起始信号开始，当时钟线SCL 为高电平时，数据线 SDA 由高电平向低电平跳变表示起始信号；停止信号则相反，在SCL 为高电平时，SDA 由低电平向高电平跳变。通信时，主机发送起始信号后，接着发送设备地址（包含读写位），从机响应后，主机开始传输或接收数据，数据传输以字节为单位，8 位数据后有一个应答位，由从机反馈，整个过程靠 SCL 时钟线同步。

IIC 总线上如何实现多设备连接？设备地址冲突怎么解决？

可编程

软件

SPI 相关

SPI（串行外设接口）有几种工作模式，它们是如何区分的？

答案：SPI 有四种工作模式（0、1、2、3），主要依据时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）区分。CPOL 决定时钟空闲时电平，0 为低电平，1 为高电平；CPHA 决定数据采样时刻，0 表示在时钟前沿采样，1 表示在时钟后沿采样。如模式 0：CPOL = 0，CPHA = 0，时钟空闲低电平，数据在上升沿采样；模式 3：CPOL = 1，CPHA = 1，时钟空闲高电平，数据在下降沿采样。不同模式适配不同外设需求。

对比 SPI 与 IIC 协议，它们在传输速率、硬件连接、应用场景上有何不同？

答案：传输速率上，SPI 通常比 IIC 快，SPI 全双工通信，时钟频率较高，能实现高速数据传输；IIC 半双工，受应答机制等限制，速率相对较低。硬件连接方面，SPI 至少需要 4 根线（MISO、MOSI、SCK、SS），不同设备可能还需额外控制线；IIC 只需 2 根线（SDA、SCL），连接简单。应用场景，SPI 适合高速数据传输如显示屏、Flash 存储驱动；IIC 多用于连接低速、对功耗要求低且内部有 IIC 接口的芯片，如传感器、EEPROM 等。

裸机与基于 RTOS 的开发调试综合

在裸机开发中，如何处理多个任务之间的资源共享问题？以 USART 数据发送为例，若有两个任务都要向 USART 发送数据，你会怎么做？

答案：裸机开发中，处理资源共享可采用关中断、查询标志位等方法。以 USART 发送为例，可设一个全局标志位，任务先查询标志位，若 USART 空闲（标志位表示可发送），则置位标志位，独占 USART 发送数据，发送完成后置零标志位，期间若另一任务查询，发现标志位已置，需等待。这种方式简单直接，但在复杂系统中容易出现优先级倒置等问题，相比 RTOS 缺乏灵活性。解释：考查裸机环境下解决并发问题的基本思路，凸显与 RTOS 环境下任务管理的差异。

在基于 RTOS（如 FreeRTOS）的开发中，使用消息队列实现任务间通信有什么优势？如果要将 USART 接收的数据传递给另一个处理任务，如何用消息队列搭建通信链路？

答案：使用消息队列优势在于解耦任务间关系，提高系统灵活性、可维护性，避免任务间强耦合造成的开发困难。比如将 USART 接收任务和处理任务解耦，接收任务只管接收数据放入队列，处理任务从队列取数据处理，两个任务可独立开发、调试。搭建通信链路时，先创建消息队列（设定队列长度、消息大小），USART 接收任务用 “xQueueSend ()” 函数将接收的数据放入队列，处理任务用 “xQueueReceive ()” 函数从队列获取数据进行后续处理。解释：深入考查对 RTOS 任务通信核心机制的运用，以实际场景展示优势与操作方法。

当基于 RTOS 的系统出现死机现象，你会如何排查故障？请列出至少三种排查方向。

堆栈溢出

调试器

项目问题

为什么要多版本固件存储？基于什么场景考虑的？

Xmodem 协议相关

在基于 Xmodem 协议实现系统本地在应用升级（IAP）过程中，Xmodem 是如何进行数据包传输的校验的？如果校验出错，系统采取了哪些措施来保证升级的可靠性？

重发

机制，向发送方请求重发出错的数据包，并重试一定次数，若多次重发仍失败，则停止升级并报错，提示用户检查连接或升级文件完整性，以此确保升级过程数据准确可靠。

当本地 IAP 升级触发时，如何确保系统在升级过程中的状态切换是安全的？比如从正常运行状态进入升级准备态，再到升级执行态，期间涉及的任务暂停、资源释放等操作是如何协调的？

图像处理

状态机

MQTT 协议相关

在基于 MQTT 协议实现云端空中升级（OTA）时，如何保证设备与云端连接的稳定性？若遇到网络中断情况，系统有什么策略来恢复连接并继续未完成的升级？

答案：为保证连接稳定性，设备端与云端建立 MQTT 连接时，会设置保活心跳包机制，设备按一定时间间隔（如 30 秒）向云端发送心跳包，云端收到后回复确认，若设备一段时间未收到确认，就判定连接可能中断，主动重连。遇到网络中断，系统首先尝试重连网络，重连成功后，从上次断点处继续升级。这需要在升级前记录已接收数据包的序号、升级进度等信息，重连后向云端请求补发缺失数据包，利用 MQTT 的 QoS（服务质量）机制确保数据可靠传输，保障升级完整性。

MQTT 协议有不同的 QoS 级别（0、1、2），在本项目的 OTA 升级中，选用了哪个 QoS 级别？为什么？结合瞳孔检测系统的实时性与可靠性需求进行阐述。

答案：本项目选用 QoS 1。原因是 QoS 0 只管发送，不保证接收，对于固件升级这种对数据完整性要求高的场景风险太大；QoS 2 虽保证最强可靠性，但带来较高的开销与延迟，因需多次握手确认，在网络条件一般时会影响升级效率。而 QoS 1 提供 “至少一次” 的送达保证，即消息若丢失会重发，既满足固件升级对数据不丢失的要求，又在一定程度上兼顾了实时性，确保升级数据包能较快传输，符合瞳孔检测系统需要及时更新固件又不能长时间中断服务的特性。

通用升级问题

在进行本地 IAP 和云端 OTA 升级时，如何对升级包进行版本管理？如何确保只有合法的、经过验证的升级包才能用于系统升级？

答案：对于版本管理，系统为每个固件版本设定唯一版本号，遵循一定规则，如主版本号。次版本号。修订号，升级时对比本地版本与待升级版本号，只有待升级版本号高于本地版本号才允许升级。对于升级包验证，采用数字签名技术，在制作升级包时，使用私钥对包内数据生成签名，设备端用公钥验证签名，若签名不匹配，说明升级包可能被篡改，拒绝升级，以此保证只有合法、安全的升级包能用于系统，防止恶意软件入侵。

无论是本地 IAP 还是云端 OTA 升级，一旦升级失败，如何进行降级处理或故障恢复，以保证瞳孔检测系统尽快恢复到可用状态？

人机交互