2026年C程序员面试指南与算法题库精解

2026年C+程序员面试指南与算法题库精解一、选择题（共5题，每题2分）注：本部分侧重C++基础知识和现代C++特性，考察对语言规范的掌握程度。1.关于`std::async`的描述，正确的是？A.`std::async`总是返回`std::future`对象B.`std::async`默认使用当前线程执行任务C.`std::async`可以手动调整线程池大小D.`std::async`在任务完成后会自动释放资源2.以下哪个特性是C++11引入的？A.`volatile`关键字B.`lambda`表达式C.`goto`语句D.`new`操作符重载3.关于RAII（ResourceAcquisitionIsInitialization）原则，错误的是？A.资源绑定到对象生命周期B.资源在对象构造时获取，析构时释放C.RAII只适用于内存管理D.RAII可防止内存泄漏和死锁4.以下哪个选项会导致`std::lock_guard`失效？A.对象被`delete`B.`std::lock_guard`对象被复制C.`std::lock_guard`对象离开作用域D.调用`std::lock_guard::release()`5.关于`constexpr`，以下说法错误的是？A.`constexpr`函数必须在编译时执行B.`constexpr`变量必须初始化为常量表达式C.`constexpr`可用于类成员函数D.`constexpr`只能用于数值计算二、简答题（共3题，每题5分）注：本部分考察对C++核心概念的深入理解，需结合实际场景回答。6.简述`std::unique_ptr`与`std::shared_ptr`的区别，并说明适用场景。7.解释C++中的“左值”与“右值”的概念，并举例说明。8.描述`volatile`关键字的用途，并说明在多线程环境下如何正确使用。三、代码填空题（共4题，每题6分）注：本部分考察代码调试和补全能力，需结合C++语法和逻辑完成。9.补全以下`std::mutex`的线程安全计数器实现：cppinclude<mutex>include<atomic>classCounter{public:voidincrement(){//补全代码}intget()const{returnvalue.load(std::memory_order_relaxed);}private:mutablestd::mutexmtx;std::atomic<int>value{0};};10.补全以下`std::lock`的使用，确保两个互斥锁的线程安全加锁：cppinclude<mutex>std::mutexmtx1,mtx2;voidfunc(){//补全代码}11.补全以下`lambda`表达式捕获列表的实现，实现函数去重：cppinclude<vector>include<algorithm>std::vector<int>vec={1,2,2,3,3,3};//补全代码12.补全以下`constexpr`函数的实现，计算斐波那契数列：cppinclude<type_traits>template<intN>constexprintfibonacci(){//补全代码}四、编程题（共4题，每题15分）注：本部分考察C++综合编程能力，需实现具体功能并考虑边界条件。13.编写一个线程安全的`Singleton`模式实现，要求在多线程环境下只生成一个实例。14.实现一个LRU（LeastRecentlyUsed）缓存，支持线程安全操作。15.编写一个C++函数，将给定字符串中的所有子串按字典序排序，要求时间复杂度O(NlogN)。16.实现一个`std::function`的线程安全包装器，确保在多线程环境下调用时不会产生竞态条件。答案与解析一、选择题答案1.A-`std::async`返回`std::future`，`std::async(std::launch::async)`默认在新线程执行。2.B-C++11引入`lambda`，其他选项均为早期特性。3.C-RAII适用于多种资源管理，如文件、锁等，不限于内存。4.B-`std::lock_guard`禁止复制，需使用移动语义。5.A-`constexpr`函数需能在编译时执行，但可进行复杂计算（如递归）。二、简答题解析6.`std::unique_ptr`与`std::shared_ptr`的区别及适用场景-`std::unique_ptr`：独占所有权，只能由一个指针管理资源；适用于单例或生命周期明确的资源。-`std::shared_ptr`：引用计数，多个指针可管理同一资源；适用于需要共享的资源。-示例：cppstd::unique_ptr<int>up(newint(10));//独占std::shared_ptr<int>sp1=std::make_shared<int>(20);std::shared_ptr<int>sp2=sp1;//共享7.“左值”与“右值”-左值：可被赋值，通常指向内存地址（如变量`a`）。-右值：临时对象，不可被赋值（如表达式`a+b`）。-示例：cppinta=5;//左值int&&r=a+1;//右值引用8.`volatile`用途及多线程使用-用途：防止编译器优化，确保每次访问内存。-多线程使用：适用于全局变量或共享变量，需配合`std::atomic`或互斥锁。cppvolatileintcounter=0;//必须加锁或使用atomic三、代码填空题答案9.cppvoidincrement(){std::lock_guard<std::mutex>lock(mtx);value.fetch_add(1,std::memory_order_relaxed);}10.cppvoidfunc(){std::lock(mtx1,mtx2,std::defer_lock);std::lock(mtx1,mtx2);//执行操作}11.cppstd::sort(vec.begin(),vec.end(),[](inta,intb){returna<b;});12.cpptemplate<intN>constexprintfibonacci(){ifconstexpr(N<=1)returnN;returnfibonacci<N-1>()+fibonacci<N-2>();}四、编程题参考实现13.线程安全`Singleton`cppclassSingleton{public:staticSingleton&get(){staticSingletoninstance;returninstance;}Singleton(constSingleton&)=delete;Singleton&operator=(constSingleton&)=delete;private:Singleton(){}};14.线程安全LRU缓存cppinclude<unordered_map>include<list>template<typenameK,typenameV>classLRUCache{structNode{Kkey;Vvalue;Nodeprev;Nodenext;Node(Kk,Vv):key(k),value(v){}};std::unordered_map<K,Node>cache;std::list<Node>lru_list;intcapacity;public:LRUCache(intcap):capacity(cap){}Vget(Kkey){autoit=cache.find(key);if(it==cache.end())returnV();touch(it->second);returnit->second->value;}voidput(Kkey,Vvalue){autoit=cache.find(key);if(it!=cache.end()){it->second->value=value;touch(it->second);return;}if(cache.size()==capacity){cache.erase(lru_list.back()->key);lru_list.pop_back();}Nodenode=newNode(key,value);cache[key]=node;lru_list.push_front(node);}private:voidtouch(Nodenode){lru_list.erase(std::find(lru_list.begin(),lru_list.end(),node));lru_list.push_front(node);}};15.子串字典序排序cppinclude<algorithm>voidsortSubstrings(std::string&s){std::sort(s.begin(),s.end());}16.线程安全`function`包装器cppinclude<functional>include<mutex>classThreadSafeFunction{st