2026年C++編程語言高級(jí)應(yīng)用試題一、選擇題（每題2分，共20分）說明：以下題目主要考察C++在金融系統(tǒng)中的應(yīng)用，特別是并發(fā)處理和內(nèi)存管理。1.在C++中，使用`std::async`實(shí)現(xiàn)多線程任務(wù)時(shí)，如果希望任務(wù)完成后自動(dòng)釋放資源，應(yīng)選擇哪種返回值類型？A.`std::future<void>`B.`std::future<int>`C.`std::promise<void>`D.`std::thread`2.對(duì)于以下代碼，哪個(gè)選項(xiàng)最可能導(dǎo)致死鎖？cppinclude<mutex>include<thread>std::mutexmtx1,mtx2;voidfunc1(){std::lock(mtx1,mtx2);//dosomething}voidfunc2(){std::lock(mtx2,mtx1);//dosomething}A.不會(huì)死鎖B.可能死鎖C.一定死鎖D.編譯錯(cuò)誤3.在C++17中，使用`std::optional`的目的是什么？A.優(yōu)化內(nèi)存分配B.實(shí)現(xiàn)泛型編程C.處理可能為空的值D.增強(qiáng)模板元編程4.對(duì)于以下代碼，`ptr`的生命周期如何影響`T`的析構(gòu)？cppstructT{~T(){std::cout<<"destructed\n";}};voidfoo(){Tptr=newT();std::shared_ptr<T>sp(ptr);//dosomething}A.`T`會(huì)在`foo`結(jié)束時(shí)析構(gòu)B.`T`會(huì)在`sp`超出作用域時(shí)析構(gòu)C.`T`會(huì)在`ptr`超出作用域時(shí)析構(gòu)D.`T`不會(huì)自動(dòng)析構(gòu)5.在C++中，以下哪個(gè)選項(xiàng)是RAII（ResourceAcquisitionIsInitialization）原則的正確應(yīng)用？A.使用全局變量管理資源B.使用`std::unique_ptr`管理動(dòng)態(tài)內(nèi)存C.使用裸指針管理資源D.使用`std::thread`直接創(chuàng)建線程6.對(duì)于以下代碼，`x`的值是多少？cppinclude<atomic>std::atomic<int>x(0);voidthread1(){x.store(1,std::memory_order_relaxed);}voidthread2(){std::cout<<x.load(std::memory_order_relaxed);}thread1();thread2();A.0B.1C.未定義D.編譯錯(cuò)誤7.在C++中，`constexpr`關(guān)鍵字的主要作用是什么？A.延遲編譯B.動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配C.編譯時(shí)計(jì)算常量表達(dá)式D.減少代碼體積8.對(duì)于以下代碼，`std::async`的返回值類型是什么？cppautoresult=std::async(std::launch::async,[](){return42;});A.`std::thread`B.`std::future<int>`C.`std::promise`D.`std::function`9.在C++中，使用`std::lock_guard`的目的是什么？A.實(shí)現(xiàn)死鎖檢測(cè)B.簡化鎖的管理C.優(yōu)化鎖的性能D.實(shí)現(xiàn)異步鎖10.對(duì)于以下代碼，哪個(gè)選項(xiàng)是正確的RAII應(yīng)用？cppinclude<fstream>voidfunc(){std::ifstreamfile("input.txt");if(file.is_open()){//readfile}}A.`file`會(huì)在`func`結(jié)束時(shí)自動(dòng)關(guān)閉B.`file`需要手動(dòng)關(guān)閉C.`file`會(huì)泄露D.編譯錯(cuò)誤二、填空題（每空2分，共20分）說明：以下題目主要考察C++在分布式系統(tǒng)中的應(yīng)用，特別是網(wǎng)絡(luò)編程和設(shè)計(jì)模式。1.在C++中，使用`std::function`可以存儲(chǔ)和調(diào)用哪些類型的函數(shù)對(duì)象？_________________________2.對(duì)于以下代碼，`mutex`的鎖的類型是什么？cppinclude<mutex>std::mutexmutex;voidfunc(){std::lock_guard<std::mutex>lock(mutex);//dosomething}_________________________3.在C++中，`std::promise`和`std::future`通常用于什么場(chǎng)景？_________________________4.對(duì)于以下代碼，`std::async`的返回值類型是什么？cppautoresult=std::async(std::launch::deferred,[](){return42;});_________________________5.在C++中，`constexpr`函數(shù)可以用于哪些場(chǎng)景？_________________________6.對(duì)于以下代碼，`x`的值是多少？cppinclude<atomic>std::atomic<int>x(0);voidthread1(){x.store(1,std::memory_order_seq_cst);}voidthread2(){std::cout<<x.load(std::memory_order_seq_cst);}thread1();thread2();_________________________7.在C++中，`std::lock_guard`的構(gòu)造函數(shù)會(huì)做什么？_________________________8.對(duì)于以下代碼，`std::optional<int>`的默認(rèn)值是什么？cppstd::optional<int>opt;_________________________9.在C++中，`std::async`的`std::launch::async`和`std::launch::deferred`有什么區(qū)別？_________________________10.對(duì)于以下代碼，`shared_ptr`的引用計(jì)數(shù)是多少？cppinclude<memory>std::shared_ptr<int>sp1=std::make_shared<int>(42);std::shared_ptr<int>sp2=sp1;_________________________三、簡答題（每題5分，共25分）說明：以下題目主要考察C++在云計(jì)算環(huán)境中的應(yīng)用，特別是內(nèi)存管理和并發(fā)控制。1.簡述RAII原則在C++中的作用及其典型應(yīng)用場(chǎng)景。2.解釋`std::atomic`與普通變量的區(qū)別，并說明其在多線程編程中的優(yōu)勢(shì)。3.描述`std::async`的兩種啟動(dòng)模式（`std::launch::async`和`std::launch::deferred`）的區(qū)別。4.解釋`std::lock_guard`和`std::unique_lock`的區(qū)別，并說明何時(shí)使用`std::unique_lock`。5.說明`std::optional`在C++17中引入的目的及其優(yōu)勢(shì)。四、編程題（每題15分，共30分）說明：以下題目主要考察C++在金融系統(tǒng)中的應(yīng)用，特別是文件處理和并發(fā)控制。1.編寫一個(gè)C++程序，使用`std::async`和`std::mutex`實(shí)現(xiàn)多線程讀取文件并統(tǒng)計(jì)單詞數(shù)量。要求：-文件路徑作為參數(shù)傳入。-每個(gè)線程讀取文件的一部分，并使用`std::mutex`同步更新單詞計(jì)數(shù)。-最終輸出總單詞數(shù)量。2.編寫一個(gè)C++程序，使用`std::unique_ptr`和`std::shared_ptr`實(shí)現(xiàn)資源管理。要求：-創(chuàng)建一個(gè)`Person`類，包含姓名和年齡。-使用`std::unique_ptr`管理`Person`對(duì)象的生命周期。-使用`std::shared_ptr`實(shí)現(xiàn)`Person`對(duì)象的共享管理。-在主函數(shù)中創(chuàng)建一個(gè)`Person`對(duì)象，并展示其生命周期管理。答案與解析一、選擇題答案與解析1.A-`std::async`返回`std::future`，如果任務(wù)不返回值，應(yīng)使用`std::future<void>`。2.B-兩個(gè)線程以相反順序獲取鎖，可能導(dǎo)致死鎖。3.C-`std::optional`用于表示可能為空的值，避免使用`nullptr`。4.B-`std::shared_ptr`管理`T`的生命周期，`T`會(huì)在`sp`超出作用域時(shí)析構(gòu)。5.B-`std::unique_ptr`是RAII的實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)管理動(dòng)態(tài)內(nèi)存。6.C-`std::memory_order_relaxed`不保證內(nèi)存可見性，結(jié)果未定義。7.C-`constexpr`用于編譯時(shí)計(jì)算常量表達(dá)式，提高性能。8.B-`std::async`返回`std::future<int>`。9.B-`std::lock_guard`自動(dòng)獲取和釋放鎖，簡化鎖管理。10.A-`std::ifstream`是RAII對(duì)象，會(huì)自動(dòng)關(guān)閉文件。二、填空題答案與解析1.函數(shù)對(duì)象（functors）、普通函數(shù)、lambda表達(dá)式-`std::function`可以存儲(chǔ)任何可調(diào)用對(duì)象。2.`std::mutex`-`std::lock_guard`自動(dòng)管理`std::mutex`的鎖定和解鎖。3.異步任務(wù)間的通信和同步-`std::promise`用于發(fā)送值，`std::future`用于接收值。4.`std::future<int>`-`std::launch::deferred`在需要時(shí)才執(zhí)行任務(wù)。5.編譯時(shí)常量表達(dá)式、模板元編程-`constexpr`函數(shù)在編譯時(shí)執(zhí)行，提高性能。6.1-`std::memory_order_seq_cst`保證內(nèi)存可見性，結(jié)果為1。7.自動(dòng)鎖定被管理的對(duì)象-`std::lock_guard`在構(gòu)造時(shí)鎖定，析構(gòu)時(shí)解鎖。8.`nullopt`-`std::optional<int>`默認(rèn)值為`nullopt`。9.`std::launch::async`立即執(zhí)行任務(wù)，`std::launch::deferred`按需執(zhí)行-兩種模式影響任務(wù)執(zhí)行時(shí)機(jī)。10.2-`sp1`和`sp2`共享同一資源，引用計(jì)數(shù)為2。三、簡答題答案與解析1.RAII原則的作用及應(yīng)用場(chǎng)景-作用：通過對(duì)象生命周期管理資源，自動(dòng)釋放資源，防止泄漏。-應(yīng)用場(chǎng)景：動(dòng)態(tài)內(nèi)存、文件句柄、鎖等資源的自動(dòng)管理。2.`std::atomic`與普通變量的區(qū)別及優(yōu)勢(shì)-區(qū)別：`std::atomic`支持原子操作，普通變量不支持。-優(yōu)勢(shì)：避免數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)，無需鎖，提高性能。3.`std::async`的兩種啟動(dòng)模式區(qū)別-`std::launch::async`立即執(zhí)行任務(wù)，`std::launch::deferred`按需執(zhí)行。4.`std::lock_guard`與`std::unique_lock`的區(qū)別及使用場(chǎng)景-區(qū)別：`std::lock_guard`不能手動(dòng)解鎖，`std::unique_lock`可以。-使用場(chǎng)景：`std::unique_lock`用于更復(fù)雜的鎖管理。5.`std::optional`的作用及優(yōu)勢(shì)-作用：避免使用`nullptr`，明確表示可能為空的值。-優(yōu)勢(shì)：提高代碼可讀性和安全性。四、編程題答案與解析1.多線程讀取文件統(tǒng)計(jì)單詞數(shù)量cppinclude<iostream>include<fstream>include<string>include<vector>include<thread>include<mutex>include<future>std::mutexmtx;intcount=0;voidcount_words(conststd::string&line){std::istringstreamiss(line);std::stringword;while(iss>>word){std::lock_guard<std::mutex>lock(mtx);count++;}}intmain(){std::stringfile_path="input.txt";std::ifstreamfile(file_path);if(!file.is_open()){std::cerr<<"Filenotfound\n";return1;}std::vector<std::string>lines;std::stringline;while(std::getline(file,line)){lines.push_back(line);}std::vector<std::future<void>>futures;size_tnum_threads=std::thread::hardware_concurrency();size_tlines_per_thread=lines.size()/num_threads;for(size_ti=0;i<num_threads;++i){size_tstart=ilines_per_thread;size_tend=(i==num_threads-1)?lines.size():(i+1)lines_per_thread;futures.push_back(std::async(std::launch::async,count_words,std::string(lines.begin()+start,lines.begin()+end)));}for(auto&f:futures){f.wait();}std::cout<<"Totalwords:"<<count<<std::endl;return0;}-解析：使用`std::async`分線程讀取文件，`std::mutex`同步計(jì)數(shù)。2.資源管理示例cppinclude<iostream>include<memory>classPerson{public:Person(conststd::string&name,intage):name_(name),age_(age){std::cout<<"Personcreated:"