嵌入式技术公开课精华笔记：CSDN专版
嵌入式技术公开课详细笔记——CSDN专版
本文整理自一次嵌入式技术公开课的完整回顾，涵盖笔试/面试真题解析、C++运算符重载、字符串拷贝函数实现、位操作技巧以及 sizeof 运算符底层机制等内容，适合嵌入式初学者与进阶开发者学习。
嵌入式开发笔试题解析：二进制 1 的个数统计
在嵌入式开发笔试中，二进制位运算类问题非常高频。本次课程重点分析了微软/京东的一道经典题目：统计整数 $X$ 的二进制表示中 1 的个数。
核心思路
函数 F(X) 的关键语句为：
X &= (X - 1);
这行代码的作用是 将 X 的二进制表示中从右往左的第一个 1 置为 0，并且它右侧的所有位保持不变（因为减 1 会翻转右侧位）。
示例：
假设：
X=200(10)=11001000(2) X = 200_{(10)} = 11001000_{(2)} X=200(10)=11001000(2)
执行：
X &= (X - 1);
过程：
- $X - 1 = 11000111_{(2)}$
- 按位与：$11001000 \ &\ 11000111 = 11000000$
结果：
X=192(10)=11000000(2) X = 192_{(10)} = 11000000_{(2)} X=192(10)=11000000(2)
重复这个过程，直到 $X = 0$，统计执行次数即可得到 1 的总数。
扩展应用：判断一个数是否为 2 的 N 次方
如果一个整数是 $2^N$，它的二进制表示中 仅有最高位是 1，其余全是 0。
因此可以使用：
(X & (X - 1)) == 0
判断。例如：
- $8_{(10)} = 1000_{(2)}$ →
(8 & 7) = 0→ 是 $2^3$ - $6_{(10)} = 0110_{(2)}$ →
(6 & 5) = 4→ 不是 $2^N$
运算符重载与常量性
在面向对象的嵌入式开发中，运算符重载是常见考察点。本次课程分析了 student 类中两个 [] 运算符重载函数的区别：
class student {
public:double& operator[](int index); // 非 const 版本double operator[](int index) const; // const 版本
};
区别解析
-
非 const 版本
double& operator[](int)
返回引用，可作为左值，允许修改元素值。 -
const 版本
double operator[](int) const
返回值为副本，不能直接修改，只能读取。
示例
student scores;
scores[0] = 3.14; // 调用非 const 版本，可修改
double val = scores[0]; // 调用 const 版本，只读
在实际开发中，const 成员函数保证了对象内容不会被无意修改，尤其在传递常量对象引用时非常有用。
字符串拷贝函数实现（my_strcpy）
课程中讲解了如何手写实现一个字符串拷贝函数 my_strcpy，要求：
- 禁止使用
strcpy等库函数。 - 处理 空指针 情况。
- 考虑 内存重叠（
src和dst指向同一块内存的不同位置）。 - 优化寻址步骤，减少 CPU 指令。
基础实现
char* my_strcpy(char* dst, const char* src) {if (!dst || !src) return NULL; // 空指针检查char* ret = dst; // 保存起始地址while ((*dst++ = *src++) != '\0'); // 逐字符拷贝return ret; // 返回起始地址
}
核心优化
- 原版实现：7 次操作完成一次字符拷贝。
- 优化版本：通过指针自增减少寻址，降至 5 步操作，提升速度。
位操作实战技巧
位操作是嵌入式编程的基本功，尤其在寄存器控制中应用广泛。
设置某位为 1（置位）
a |= (1 << n);
例如将第 3 位置 1：
a |= 0x08; // 二进制 00001000
将某位清零
a &= ~(1 << n);
例如将第 3 位清零：
a &= 0xF7; // 二进制 11110111
应用场景
- 控制单片机外设寄存器开关某功能位。
- 位掩码运算进行状态标志管理。
sizeof 运算符底层行为
最后，课程解析了 sizeof 的特殊性：
sizeof 是运算符，不会对表达式求值。
示例：
int i = 10;
printf("%zu\n", sizeof(i++)); // 输出类型大小
printf("%d\n", i); // 依然是 10
原因：
sizeof(i++)在编译期计算类型int的大小（假设 4 字节）。- 不会真正执行
i++，因此i的值不变。
总结
本次嵌入式技术公开课的重点是：
- 掌握位运算技巧及其应用（统计 1 的个数、判断 2 的 N 次方、寄存器位控制）。
- 理解 C++ 中运算符重载与 const 的作用。
- 学会自己实现高效的字符串拷贝函数。
- 理解
sizeof的编译期行为，避免被陷阱题误导。