2026年計算機編程語言C++進階題庫一、選擇題（每題2分，共20題）說明：本部分考查C++基礎語法、面向?qū)ο缶幊?、模板、STL等核心知識點。1.題目：在C++中，以下哪個關鍵字用于定義抽象類？A.`virtual`B.`abstract`C.`sealed`D.`final`答案：B解析：C++標準并未直接支持`abstract`關鍵字，但通常通過在類中聲明純虛函數(shù)（如`virtualvoidfunc()=0;`）來定義抽象類。選項A`virtual`用于虛函數(shù)，選項C`sealed`和選項D`final`在C++中不作為抽象類修飾符使用。2.題目：關于RAII（ResourceAcquisitionIsInitialization）原則，以下描述錯誤的是？A.資源封裝在對象中，通過構(gòu)造函數(shù)獲取，通過析構(gòu)函數(shù)釋放。B.適用于管理動態(tài)內(nèi)存、文件句柄等資源。C.可防止內(nèi)存泄漏，但無法解決死鎖問題。D.C++中的智能指針（如`std::unique_ptr`）是RAII的典型應用。答案：C解析：RAII通過對象生命周期管理資源，確保資源在對象銷毀時自動釋放，適用于防止內(nèi)存泄漏、文件泄漏等，但與死鎖無關。死鎖需通過線程同步機制解決。3.題目：以下哪種設計模式用于解決多對象之間復雜的依賴關系，避免硬編碼？A.單例模式（Singleton）B.策略模式（Strategy）C.代理模式（Proxy）D.裝飾器模式（Decorator）答案：B解析：策略模式允許動態(tài)切換算法或行為，減少類之間的耦合。單例模式用于確保類只有一個實例；代理模式用于控制對對象的訪問；裝飾器模式用于擴展對象功能。4.題目：關于C++11中的右值引用，以下說法錯誤的是？A.`&&`標記右值引用，用于移動語義。B.右值引用只能綁定到臨時對象。C.`std::move`可將左值引用轉(zhuǎn)換為右值引用。D.右值引用僅適用于臨時對象，無法綁定到普通變量。答案：D解析：右值引用可以綁定到臨時對象或通過`std::move`綁定到左值，但普通左值引用仍會綁定到左值。5.題目：以下哪種模板特性用于實現(xiàn)泛型編程中的靜態(tài)類型檢查？A.函數(shù)重載B.模板特化C.模板元編程D.模板模板參數(shù)答案：C解析：模板元編程通過模板推導和編譯期計算實現(xiàn)靜態(tài)類型檢查和優(yōu)化，如STL中的`std::tuple`、`std::variant`等。函數(shù)重載是編譯時多態(tài)手段；模板特化用于特定類型優(yōu)化；模板模板參數(shù)用于嵌套模板。6.題目：在C++中，以下哪種同步機制適用于保護共享數(shù)據(jù)的互斥訪問？A.`std::atomic`B.`std::mutex`C.`std::condition_variable`D.`std::future`答案：B解析：`std::mutex`用于線程互斥，防止數(shù)據(jù)競態(tài)；`std::atomic`用于無鎖原子操作；`std::condition_variable`用于線程條件等待；`std::future`用于異步返回值。7.題目：關于C++17的`std::optional`，以下說法錯誤的是？A.表示可能無值的類型。B.默認值為`nullopt`。C.必須顯式轉(zhuǎn)換為`bool`判斷是否含有值。D.可用于避免`null`指針或`nullptr`的使用。答案：C解析：`std::optional`可通過`has_value()`或解引用（``或`->`）判斷值是否存在，無需顯式轉(zhuǎn)換為`bool`。8.題目：以下哪種容器最適合實現(xiàn)LRU（最近最少使用）緩存？A.`std::vector`B.`std::list`C.`std::map`D.`std::unordered_map`結(jié)合`std::list`答案：D解析：`std::unordered_map`提供O(1)查找，`std::list`支持O(1)插入/刪除，兩者結(jié)合可高效實現(xiàn)LRU緩存。9.題目：關于C++中的異常處理，以下說法錯誤的是？A.`try`塊必須與`catch`或`throw`配合使用。B.異常必須從函數(shù)內(nèi)部拋出，不能直接在聲明中拋出。C.`std::bad_alloc`表示內(nèi)存分配失敗。D.`try`塊內(nèi)聲明的局部對象在`catch`塊執(zhí)行完畢后會被銷毀。答案：B解析：C++允許在函數(shù)聲明中聲明可能拋出異常的代碼（如`voidfunc()throw(std::exception);`），但實際拋出仍需在函數(shù)體內(nèi)。10.題目：以下哪種智能指針用于管理動態(tài)數(shù)組（如`newT[10]`）？A.`std::unique_ptr`B.`std::shared_ptr`C.`std::weak_ptr`D.`std::array_ptr`（假設存在）答案：無標準答案，但實際應用中需手動管理或使用`std::unique_ptr`配合`delete[]`解析：C++標準庫中無`std::array_ptr`，但可通過`std::unique_ptr`配合`delete[]`（如`std::unique_ptr<T[]>ptr(newT[10],&delete[]);`）管理動態(tài)數(shù)組。`std::shared_ptr`不支持數(shù)組。二、填空題（每題3分，共10題）說明：本部分考查C++核心概念、STL操作、內(nèi)存管理等細節(jié)。1.題目：在C++中，`volatile`關鍵字用于防止編譯器對__________變量進行優(yōu)化。答案：內(nèi)存訪問解析：`volatile`告訴編譯器變量可能被外部修改，需每次訪問都從內(nèi)存讀取，避免緩存優(yōu)化。2.題目：`std::async`函數(shù)的返回值是`std::future`對象，其模板參數(shù)表示__________的類型。答案：異步操作的結(jié)果解析：`std::future`用于獲取異步任務（`std::async`啟動的）的返回值。3.題目：`std::sort`默認使用__________算法進行排序，時間復雜度為O(nlogn)。答案：快速排序（或內(nèi)省排序）解析：C++17起，`std::sort`默認使用內(nèi)省排序（introsort，結(jié)合快速排序、堆排序），避免快速排序最壞情況。4.題目：`std::mutex`的`lock()`方法會阻塞調(diào)用線程，直到__________被解鎖。答案：該互斥鎖解析：`lock()`獲取互斥鎖，`unlock()`釋放，形成互斥保護。5.題目：`std::weak_ptr`用于解決`std::shared_ptr`循環(huán)引用問題，其對象必須與一個有效的__________對象共同存在。答案：`std::shared_ptr`解析：`std::weak_ptr`不擁有資源，通過觀察`std::shared_ptr`來訪問資源，避免循環(huán)引用。6.題目：C++11中，`constexpr`關鍵字用于定義__________函數(shù)或變量，其值必須在編譯期確定。答案：常量表達式解析：`constexpr`用于編譯期計算，如模板元編程中的常量表達式。7.題目：`std::bind`可用于將函數(shù)的__________參數(shù)綁定到特定值，返回一個可調(diào)用對象。答案：部分解析：如`std::bind(func,arg1,_1)`將`func`的第一個參數(shù)綁定到`arg1`，第二個參數(shù)為調(diào)用時傳入。8.題目：`std::reverse`函數(shù)反轉(zhuǎn)容器元素，其時間復雜度為__________。答案：O(n)解析：只需遍歷容器一半，交換前后對稱元素。9.題目：C++中的RAII原則通過對象的__________機制管理資源，確保資源在對象生命周期內(nèi)自動釋放。答案：構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)解析：資源在構(gòu)造時獲取，在析構(gòu)時釋放，符合對象生命周期。10.題目：`std::lock_guard`是`std::unique_lock`的包裝類，它會在構(gòu)造時自動調(diào)用__________，在析構(gòu)時自動調(diào)用__________。答案：`lock()`和`unlock()`解析：`std::lock_guard`是作用域鎖，自動加鎖和解鎖。三、簡答題（每題5分，共6題）說明：本部分考查C++設計模式、STL高級應用、并發(fā)編程等綜合能力。1.題目：簡述C++中的“強異常安全”保證，并舉例說明如何實現(xiàn)。答案：-強異常安全：要求在拋出異常時，要么完全成功（對象進入有效狀態(tài)），要么完全不改變對象狀態(tài)（回滾到初始狀態(tài)）。-實現(xiàn)方式：1.使用事務性操作（如數(shù)據(jù)庫事務）；2.通過前置檢查（如資源獲取即初始化RAII）確保操作失敗時無副作用；3.使用`noexcept`標記異常安全的函數(shù)（C++11起）。示例：cppvoidprocess(){std::unique_ptr<Resource>ptr(newResource);try{prepare(ptr);//準備資源commit(ptr);//提交操作}catch(...){//回滾或清理，對象狀態(tài)不變throw;//繼續(xù)拋出異常}}2.題目：解釋C++11的`lambda`表達式的捕獲列表（capturelist）有幾種形式？答案：1.值捕獲：`[=]`（捕獲所有外部變量值）；2.引用捕獲：`[&]`（捕獲所有外部變量引用）；3.混合捕獲：`[x,&y]`（`x`值捕獲，`y`引用捕獲）；4.指定捕獲：`[a,&b]`（僅捕獲`a`值，`b`引用）；示例：cppautolambda=[x,&y](intz){returnx+y+z;};3.題目：簡述`std::weak_ptr`與`std::shared_ptr`的區(qū)別及適用場景。答案：-區(qū)別：1.`std::shared_ptr`擁有資源，計數(shù)增加/減少；`std::weak_ptr`不擁有資源，僅觀察資源；2.`shared_ptr`可能引發(fā)循環(huán)引用，`weak_ptr`可避免；3.`weak_ptr`無法直接使用資源，需配合`shared_ptr`構(gòu)造（`shared_ptrw=ptr.lock();`）。-適用場景：解決循環(huán)引用（如智能回調(diào)），緩存失效檢測。4.題目：解釋C++中的“零開銷原則”（Zero-costPrinciple），并舉例說明。答案：-零開銷原則：編譯器不應為性能優(yōu)化而增加不必要的運行時開銷（如虛函數(shù)表、臨時對象）。-示例：1.內(nèi)聯(lián)函數(shù)：`inline`標記的函數(shù)可能被編譯器展開，避免函數(shù)調(diào)用開銷；2.模板元編程：編譯期計算（如`std::array::at()`）避免運行時檢查；3.`constexpr`：編譯期求值，無運行時成本。5.題目：簡述`std::promise`與`std::future`的協(xié)作機制。答案：-`std::promise`：用于存儲一個待定值（`set_value()`設置），必須與`std::future`關聯(lián)；-`std::future`：用于獲取`promise`的值（`get()`阻塞等待）；-協(xié)作：cppstd::promise<int>p;std::future<int>f=p.get_future();//線程1:p.set_value(42);//線程2:intresult=f.get();//獲取426.題目：解釋C++中的RAII原則如何應用于文件操作。答案：-通過`std::ifstream`/`std::ofstream`等RAII包裝類管理文件句柄；-析構(gòu)函數(shù)自動關閉文件，避免資源泄漏；-示例：cppstd::ifstreamfile("data.txt");if(!file)throwstd::runtime_error("Fileopenfailed");//操作文件//file在作用域結(jié)束時自動關閉四、編程題（每題15分，共2題）說明：本部分考查C++綜合編程能力，涉及STL、并發(fā)、設計模式等。1.題目：編寫一個線程安全的LRU緩存實現(xiàn)，要求：-容器容量固定（如100個元素）；-支持插入和查詢操作；-查詢時若命中則移動元素到頭部，未命中則插入頭部（若已滿則淘汰尾部的元素）；-使用`std::mutex`保護共享數(shù)據(jù)。答案：cppinclude<iostream>include<unordered_map>include<list>include<mutex>include<shared_mutex>template<typenameK,typenameV>classLRUCache{public:LRUCache(size_tcapacity):capacity_(capacity){}boolget(Kkey,V&value){std::shared_locklock(mutex_);autoit=cache_map.find(key);if(it==cache_map.end())returnfalse;//Moveaccessedelementtofrontcache_list.splice(cache_list.begin(),cache_list,it->second);value=it->second->second;returntrue;}voidput(Kkey,Vvalue){std::unique_locklock(mutex_);autoit=cache_map.find(key);if(it!=cache_map.end()){//Updatevalueandmovetofrontit->second->second=value;cache_list.splice(cache_list.begin(),cache_list,it->second);}else{//Checkcapacityandevictifneededif(cache_map.size()==capacity_){Kevicted_key=cache_list.back().first;cache_map.erase(evicted_key);cache_list.pop_back();}//Insertnewpaircache_list.emplace_front(key,value);cache_map[key]=cache_list.begin();}}private:size_tcapacity_;mutablestd::shared_mutexmutex_;std::list<std::pair<K,V>>cache_list;//Key-valuepairsstd::unordered_map<K,typenamestd::list<std::pair<K,V>>::iterator>cache_map;//Key->listiterator};2.題目：編寫一個簡單的線程池實現(xiàn)，要求：-支持提交任務（`std::function<void()>`）；-使用`std::thread`創(chuàng)建固定數(shù)量的工作線程；-任務隊列使用`std::queue`，并使用`std::mutex`保護；-工作線程循環(huán)執(zhí)行任務，直到收到停止信號；-支持異步（返回`std::future`）和同步提交。答案：cppinclude<iostream>include<vector>include<thread>include<queue>include<mutex>include<condition_variable>include<functional>include<future>include<atomic>classThreadPool{public:ThreadPool(size_tnum_threads){for(size_ti=0;i<num_threads;++i)workers.emplace_back([this]{this->worker_thread();});}template<typenameFunc>autoenqueue(Func&&func)->std::future<typenamestd::result_of<Func()>::type>{usingreturn_type=typenamestd::result_of<Func()>::type;autotask=std::make_shared<std::packaged_task<return_type()>>(std::forward<Func>(func));std::fut