免费智能真题库 > 历年试卷 > 嵌入式系统设计师 > 2018年下半年 嵌入式系统设计师 上午试卷 综合知识
  第49题      
  知识点:   存储管理   程序设计   程序设计语言
  关键词:   程序设计语言   静态变量   程序设计   语言        章/节:   嵌入式系统程序设计       

 
运行时的存储分配策略,在程序设计语言的处理系统中非常重要。C语言中,全局变量和静态变量采用(49)方式分配存储资源。
 
 
  A.  静态分配
 
  B.  动态分配和静态分配
 
  C.  栈式分配
 
  D.  堆式分配
 
 
 

 
  第17题    2020年下半年  
   40%
在常见的数据结构中,(16)是只能通过访问它的一端来实现数据存储和检索的一种线性数据结构,它的修改遵循先进后出的原则;(17)..
  第19题    2013年下半年  
   41%
程序运行过程中常使用参数在函数(过程)间传递信息,引用调用传递的是实参的(19)。
  第36题    2013年下半年  
   62%
存储一个32位数0x2168465到2000H〜2003H四个字节单元中,若以大端模式存储,则2000H存储单元的内容为(36)。
   知识点讲解    
   · 存储管理    · 程序设计    · 程序设计语言
 
       存储管理
        C程序中经常需要使用各种变量,如全局变量、静态变量、局部变量,编程时需要了解这些变量的作用域及其所占用的存储位置及存储空间大小,包括静态存储和动态存储的概念。若程序中的一个变量在运行时总是不正常地被改变,那么有理由怀疑它临近的数据存在溢出情况,从而改变了这个变量值。要进行跟踪排查,就必须知道该变量被分配的位置及其附近的其他变量。
        程序的编译单位是源程序文件,一个源文件可以包含一个或若干个函数。在函数内定义的变量是局部变量,而在函数之外定义的变量则称为外部变量,外部变量也就是通常所说的全局变量。
        例如,在下面的程序段中,有全局变量degree、cnt和局部变量times、price。
        
               内存布局
               一个C程序在不同的系统中运行时,虽然对其代码和数据所占用的内存空间会有不同的布局和安排,但是一般都包括正文段(包含代码和只读数据)、数据区、堆和栈等。例如,在Linux系统中进程的内存布局示意图如下图所示。
               
               程序的内存映像示意图
               (1)正文段中主要包括由CPU执行的机器指令,该存储区是只读区域,以防止程序由于意外事件而修改,该段也是可共享的,因此经常执行的程序在存储器中只需要有一个副本。
               (2)数据区(段)分为初始化部分和未初始化部分,在程序中已初始化的全局变量和静态局部变量的存储单元在该区域。还有程序中未初始化的全局数据所占存储区域,常称为BSS段(来源于早期汇编程序的一个操作,即Block Started by Symbol),在程序开始执行之前,内核将此段初始化为0。
               (3)栈是局部变量以及每次函数调用时所需保存的信息的存储区域,其空间的分配和释放由操作系统进行管理。每次函数调用时,其返回地址以及调用者的环境信息(例如某些寄存器)都存放在栈中。然后,在栈中为新被调用的函数的自动和临时变量分配存储空间。栈空间向低地址方向增长。
               (4)堆是一块动态存储区域,由程序员堆分配和释放,若程序员不释放,则程序结束时由操作系统回收。堆空间地址的增长方向是从低地址向高地址。在C程序中,通过调用标准库函数malloc/calloc/realloc等向系统动态地申请堆存储空间来存储相应规模的数据,之后用free函数释放所申请到的存储空间。
               当程序使用这些函数去获得新的内存空间时,系统首先在堆上进行内存空间的分配,操作系统一般需要维护一个记录空闲内存地址的链表。当系统收到程序的申请时,会遍历该链表,寻找适用于所申请空间大小的堆结点,然后将该结点从空闲结点链表中删除,并将该结点的空间分配给用户程序。另外,对于大多数系统,会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小,这样,代码中的free操作才能正确地释放本段内存空间。由于找到的堆结点大小不一定正好等于申请空间的大小,因此涉及到复杂的分配机制,需要进行系统调用,可能产生内存碎片以及用户态与核心态的转换等一系列问题。
               对于内存受限的系统,应尽量避免使用动态内存分配,多采用静态内存分配,从而在程序编译时就能确定其运行时所需要的存储空间。
               大端模式和小端模式
               在计算机系统中是以字节为单位存储信息的,每个地址单元都对应着一个字节(8bit)。但是在C程序中除了8bit的char型数据外,还有16bit的short型、32bit的int型及long型(要看具体的编译器)。另外,对于16位或者32位的处理器,由于寄存器宽度为多个字节,那么必然存在着如何将多个字节安排的问题。因此就导致了大端(Big-endian)存储模式和小端(Little-endian)存储模式。
               大端模式就是高位字节存储在内存的低地址端,低位字节存储在内存的高地址端。
               小端模式就是低位字节存储在内存的低地址端,高位字节存储在内存的高地址端。
               常用CPU中的PowerPC、IBM、Sun、KEIL C51采用大端模式,X86、DEC采用小端模式,很多ARM、DSP为小端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。
               一般操作系统是小端模式,而通信协议是大端模式。另外,Java和所有的网络通信协议都是使用大端模式的编码。
               例如,对于一个32bit的十六进制整数0x12345678,在Little-endian模式以及Big-endian模式内存中的存储方式(假设从地址0x4000开始存放)如下表所示。
               
               大端模式和小端模式存储示例
 
       程序设计
               类和继承
               1)类
               一个类是一些属性和方法的封装体,类的定义用关键字class声明,用关键字public、protected、 private指定类的成员的存取控制属性:private(私有)成员只有类内部的方法才能访问,protected(保护)成员派生类和同一文件夹下的类可以访问,public(公有)成员可以从类的外部访问。默认是public。这体现了面向对象的以下指导思想:尽量将类内部的细节隐藏起来,对类的属性的操作应该通过类的方法来进行。
               另外,public还可以用来修饰类,public类能够被其他文件夹下的类访问,非public类只能被同一文件夹下的类访问。一个.java文件中可以包含多个类,会被编译成多个.class文件,但只能有一个public类,而且该类名要和文件名一样。
               2)继承
               Java中用关键字extends表示类间的继承关系。父类的公有属性和方法成为子类的属性和方法,子类如果有和父类的同名、同参数类型的方法,那么子类对象在调用该方法时,调用的是子类的方法,亦即方法的重置。如果想要调用父类的同名方法,需要用super关键字(属性同理)。
               子类的对象可以作为祖先类的对象使用,即所谓类的向上转换,反之则不行。具体表现在:可以用子类对象来对祖先类对象赋值,可以用子类对象作为实参去调用以父类对象为形参的函数。
               对象的引用本质
               Java中的对象实际上是对象的引用,本质上和C语言中的指针是一样的;但也和C语言指针不尽相同,例如,不能自增、自减,不能强制转换成其他类型。
               例如:
               
               构造方法
               构造方法就是类的对象生成时会被调用的方法。每个类至少有一个构造方法(Constructor),也称构造函数。构造方法的名字和类名相同,没有任何返回类型。每个类都有一个默认的构造方法,但当用户自定义了构造方法后,默认的构造函数就不再有效了。
               重载
               同一个类中的两个或两个以上方法,名字相同,而参数个数不同或参数类型不同,称为重载。注意:不能有各方法名字和参数都一样,而仅仅返回值类型不同。
               静态属性和静态方法
               静态属性和静态方法的声明用关键字static实现,一个类的静态属性只有一份,由所有该类的对象共享。不需要创建对象也能访问类的静态属性和方法,访问方式为"类名.静态属性或静态方法",静态方法与对象无关,因此不能在静态方法中访问非静态属性和调用非静态方法。
               this和super关键字
               这两个关键字颇为重要。this代表当前对象,super代表当前对象的父类的东西。
               this主要用途有以下两个。
               (1)一个构造函数调用另一个构造函数,对构造函数的调用必须是第一条语句。
               (2)将对象自身作为参数来调用一个函数。
               super的用途如下:在子类中调用父类的同名方法,或在子类的构造函数中调用父类的构造函数,此时亦必须是第一条语句。
               多态
               所谓多态,是指通过基类对象调用一个基类和派生类都有的方法时,在运行时才能确定到底调用的是基类的方法还是派生类的方法。多态的好处是增加了程序的可扩展性。多态是通过动态联编实现的,即编译时不确定,程序运行时才确定调用哪个函数。
               抽象类与接口
               1)抽象类
               抽象类通过关键字abstract实现,抽象类的目的是定义一个框架,规定某些类必须具有的一些共性。
               包含抽象方法的类一定是抽象类,所谓抽象方法是指没有函数体的方法。
               抽象类的直接派生类必须实现其抽象方法;抽象类只能用于继承,不能创建对象。
               2)接口(Interface)
               接口用关键字interface声明,只能用于继承。注意:此时关键字为implements(实现)。接口用于替代多继承的概念,能实现多继承的部分特点,又避免了多继承的混乱,还能起到规定程序框架的作用。注意:接口也可以用于多态。
               直接继承了接口的类,必须实现接口中的抽象方法;间接的则可以实现,也可以不实现。
               3)抽象类与接口的异同
               接口和抽象类都不能创建对象。
               抽象类不能参与多继承,抽象类可以有非静态的成员变量,可以有非抽象方法;接口可以参与多继承,所有属性都是静态常量,所有方法都是public抽象方法。
               异常处理
               1)异常概念
               异常,即出错,比如0作为除数、找不到类、打开文件错误、数组越界等。异常如果不进行处理,那么程序运行就会结束;如果进行处理,那么会在执行完异常处理代码后继续运行。
               Java中所有异常类均继承自类Exception。
               Java中的异常类层次结构如下:
               
               此外,还有EOFException、 FileNotFoundException、 MalformedURLException等。
               2)捕获异常
               异常处理的典型用法如下,将可能出现异常的代码放在try块中,其后由一个或多个catch捕获相应异常进行处理,注意只执行第一个匹配的catch块,忽略后面的。
               
               如果某个方法中所产生的异常该方法自己没有处理,那么可以在调用该方法的方法中进行处理,如果自己处理了,那么调用它的方法就无法得到该异常。
               3)抛出异常
               异常除了运行中系统产生的之外,也可以主动抛出异常,用关键字throw,如throw new Exception()。注意:throw只能抛出Throwable子类的异常。
               4)带throws关键字的方法
               带throws关键字的方法声明如下:
               
               强制调用该方法的方法必须处理可能发生的异常,或者将异常重新定向。假定方法A带throws关键字,而方法B中调用了方法A,则方法B中必须有处理方法A中可能产生的异常的语句,或者方法B也带throws关键字,指明调用方法B的方法必须处理异常。
               final关键字
               用final关键字定义的常量,在其初始化或第一次赋值后,其值不能被改变。常量必须先有值,然后才能使用。对于常量的第一次赋值只能在构造函数中进行。
               final对象的值不能被改变,指的是该对象不能再指向其他对象,而不是指不能改变当前对象内部的属性值。
               函数参数声明为final后,函数中不能改变其值。
               final方法是不能被重置的方法。
               final类不能被继承,其所有方法都是final的,但属性可以不是final的。
 
       程序设计语言
        程序设计语言(Programming Language)是用于编写计算机程序的语言。语言的基础是一组记号和一组规则,根据规则由记号构成的记号串的总体就是语言。在程序设计语言中,这些记号串就是程序。程序设计语言包含三个方面,即语法、语义和语用。语法表示程序的结构或形式,即表示构成程序的各个记号之间的组合规则,但不涉及这些记号的特定含义,也不涉及使用者。语义表示程序的含义,即表示按照各种方法所表示的各个记号的特定含义,但也不涉及使用者。语用表示程序与使用的关系。
        程序设计语言的基本成分有:数据成分,用于描述程序所涉及的数据;运算成分,用以描述程序中所包含的运算;控制成分,用以描述程序中所包含的控制;传输成分,用以表达程序中数据的传输。
        程序设计语言按照语言级别可以分为低级语言和高级语言。低级语言有机器语言和汇编语言。低级语言与特定的机器有关、功效高,但使用复杂、繁琐、费时、易出差错。机器语言是表示成数码形式的机器基本指令集,或者是操作码经过符号化的基本指令集。汇编语言是机器语言中地址部分符号化的结果,或进一步包括宏构造。高级语言的表示方法要比低级语言更接近于待解问题的表示方法,其特点是在一定程度上与具体机器无关,易学、易用、易维护。常见的有Java、C、C++、PHP、Python和Delphi等。这类语言与人们使用的自然语言比较接近,大大提高了程序设计的效率。
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第49题    在手机中做本题