2026年計算機編程語言C++進階考試題一、選擇題（每題2分，共20題）說明：下列每題只有一個正確答案。1.在C++中，以下哪個關(guān)鍵字用于聲明一個類的私有成員？A.publicB.protectedC.privateD.internal2.關(guān)于模板的描述，以下哪項是正確的？A.模板必須定義在頭文件中B.模板函數(shù)只能在一個文件中實現(xiàn)C.模板類不支持默認參數(shù)D.模板實例化后會產(chǎn)生冗余的代碼3.在C++中，`std::mutex`與`std::recursive_mutex`的主要區(qū)別是什么？A.`std::recursive_mutex`允許同一個線程多次鎖定B.`std::mutex`比`std::recursive_mutex`更高效C.`std::mutex`支持繼承，而`std::recursive_mutex`不支持D.兩者沒有區(qū)別，只是命名不同4.關(guān)于C++11中的右值引用，以下哪項描述是錯誤的？A.右值引用可以用`&&`后綴聲明B.右值引用主要用于移動語義優(yōu)化C.右值引用可以綁定到左值D.右值引用不支持拷貝構(gòu)造5.在C++中，`std::async`與`std::thread`的主要區(qū)別是什么？A.`std::async`可以自動管理線程生命周期B.`std::thread`比`std::async`更高效C.`std::async`只能用于CPU密集型任務(wù)D.`std::async`不支持同步操作6.關(guān)于智能指針，以下哪項是正確的？A.`std::unique_ptr`可以被復制，但`std::shared_ptr`不能B.`std::weak_ptr`可以直接指向原始對象C.`std::shared_ptr`的引用計數(shù)會增加，而`std::unique_ptr`不會D.智能指針不支持動態(tài)內(nèi)存分配7.在C++中，`constexpr`關(guān)鍵字的主要作用是什么？A.用于聲明常量表達式B.用于動態(tài)內(nèi)存分配C.用于聲明虛函數(shù)D.用于模板元編程8.關(guān)于RAII（ResourceAcquisitionIsInitialization）原則，以下哪項描述是錯誤的？A.RAII通過對象生命周期管理資源B.RAII主要依賴堆內(nèi)存分配C.RAII適用于文件操作和鎖管理D.RAII可以防止資源泄漏9.在C++中，`std::optional`的主要作用是什么？A.用于處理可能為空的值B.用于類型轉(zhuǎn)換C.用于異常處理D.用于泛型編程10.關(guān)于C++20中的概念（Concepts），以下哪項描述是錯誤的？A.概念可以約束模板參數(shù)的類型B.概念不支持模板特化C.概念可以通過`requires`關(guān)鍵字聲明D.概念可以提高代碼可讀性二、填空題（每空1分，共10空）說明：請將正確答案填寫在橫線上。1.在C++中，`auto`關(guān)鍵字用于聲明________類型。2.`std::lock_guard`是用于________的RAII類。3.C++11中引入的右值引用用________后綴聲明。4.`std::async`返回一個`std::future`對象，用于________結(jié)果。5.`std::weak_ptr`用于解決`std::shared_ptr`的________問題。6.`constexpr`函數(shù)必須滿足________條件。7.RAII原則的核心是________生命周期管理資源。8.`std::optional`可以表示一個值可能為________或未定義。9.概念通過________關(guān)鍵字聲明，用于約束模板參數(shù)。10.C++20中的`consteval`關(guān)鍵字用于聲明________函數(shù)。三、簡答題（每題5分，共4題）說明：請簡要回答下列問題。1.簡述C++11中右值引用與左值引用的區(qū)別。2.解釋RAII原則如何防止資源泄漏。3.描述`std::async`與`std::thread`的主要區(qū)別。4.說明`std::weak_ptr`的作用及其使用場景。四、編程題（每題15分，共2題）說明：請根據(jù)要求完成下列編程任務(wù)。1.編寫一個模板類`ArrayStack`，實現(xiàn)棧的基本操作（push、pop、top、empty）。要求：-使用`std::vector`作為底層存儲。-支持泛型數(shù)據(jù)類型。-在棧滿時自動擴容。2.編寫一個函數(shù)`findMax`，使用C++11的`std::optional`返回給定數(shù)組中的最大值。要求：-如果數(shù)組為空，返回`std::nullopt`。-如果數(shù)組非空，返回最大值。-使用`constexpr`確保返回值的類型安全。答案與解析一、選擇題答案1.C解析：`private`關(guān)鍵字用于聲明類的私有成員，只有類內(nèi)部成員和友元函數(shù)可以訪問。2.A解析：模板必須定義在頭文件中，否則無法在編譯時實例化。其他選項描述錯誤。3.A解析：`std::recursive_mutex`允許同一個線程多次鎖定，而`std::mutex`不支持。4.C解析：右值引用只能綁定到右值（臨時對象），不能綁定到左值。5.A解析：`std::async`可以自動管理線程生命周期，而`std::thread`需要手動`join`或`detach`。6.C解析：`std::shared_ptr`通過引用計數(shù)管理對象生命周期，而`std::unique_ptr`是唯一所有者。7.A解析：`constexpr`用于聲明常量表達式，編譯時計算值。8.B解析：RAII通過對象生命周期管理資源，主要依賴棧內(nèi)存分配，而非堆內(nèi)存。9.A解析：`std::optional`用于處理可能為空的值，提供更安全的空值處理。10.B解析：概念支持模板特化，可以通過`requires`關(guān)鍵字聲明。二、填空題答案1.推斷2.鎖3.`&&`4.異步5.循環(huán)引用6.常量表達式7.對象8.空值9.`requires`10.編譯時三、簡答題答案1.右值引用與左值引用的區(qū)別：-左值引用（`&`）綁定到持久對象，可以出現(xiàn)在賦值語句左側(cè)。-右值引用（`&&`）綁定到臨時對象（右值），只能出現(xiàn)在賦值語句右側(cè)。-右值引用主要用于移動語義優(yōu)化，避免不必要的拷貝。2.RAII如何防止資源泄漏：RAII通過對象生命周期管理資源，對象構(gòu)造時獲取資源，析構(gòu)時釋放資源。當對象離開作用域時自動調(diào)用析構(gòu)函數(shù)，確保資源被正確釋放，防止泄漏。3.`std::async`與`std::thread`的區(qū)別：-`std::async`自動管理線程生命周期，返回`std::future`對象用于異步結(jié)果。-`std::thread`需要手動`join`或`detach`，否則線程資源可能泄漏。-`std::async`支持`std::launch::async`和`std::launch::deferred`模式。4.`std::weak_ptr`的作用及使用場景：-作用：解決`std::shared_ptr`的循環(huán)引用問題，可以安全觀察對象而不擁有它。-使用場景：與`std::shared_ptr`配合使用，通過`std::weak_ptr`解除循環(huán)引用，避免內(nèi)存泄漏。四、編程題答案1.`ArrayStack`模板類實現(xiàn)：cppinclude<vector>include<stdexcept>template<typenameT>classArrayStack{public:voidpush(constT&value){data.push_back(value);}Tpop(){if(empty()){throwstd::out_of_range("Stackisempty");}Tvalue=data.back();data.pop_back();returnvalue;}Ttop()const{if(empty()){throwstd::out_of_range("Stackisempty");}returndata.back();}boolempty()const{returndata.empty();}private:std::vector<T>data;};2.`findMax`函數(shù)實現(xiàn)：cppinclude<optional>include<vector>template<typenameT>std::optional<T>findMax(conststd::vector<T>&vec){if(vec.empty()){returnstd::nullopt;}TmaxVal=vec[0];for(constT&val:vec){if(val>maxVal){maxVal=val;}}returnmaxVal;}constexprstd::optional<int>findMaxConstexpr