2026年C编程语言高级应用试题

2026年C++编程语言高级应用试题一、选择题（每题2分，共20分）说明：以下题目主要考察C++在金融系统中的应用，特别是并发处理和内存管理。1.在C++中，使用`std::async`实现多线程任务时，如果希望任务完成后自动释放资源，应选择哪种返回值类型？A.`std::future<void>`B.`std::future<int>`C.`std::promise<void>`D.`std::thread`2.对于以下代码，哪个选项最可能导致死锁？cppinclude<mutex>include<thread>std::mutexmtx1,mtx2;voidfunc1(){std::lock(mtx1,mtx2);//dosomething}voidfunc2(){std::lock(mtx2,mtx1);//dosomething}A.不会死锁B.可能死锁C.一定死锁D.编译错误3.在C++17中，使用`std::optional`的目的是什么？A.优化内存分配B.实现泛型编程C.处理可能为空的值D.增强模板元编程4.对于以下代码，`ptr`的生命周期如何影响`T`的析构？cppstructT{~T(){std::cout<<"destructed\n";}};voidfoo(){Tptr=newT();std::shared_ptr<T>sp(ptr);//dosomething}A.`T`会在`foo`结束时析构B.`T`会在`sp`超出作用域时析构C.`T`会在`ptr`超出作用域时析构D.`T`不会自动析构5.在C++中，以下哪个选项是RAII（ResourceAcquisitionIsInitialization）原则的正确应用？A.使用全局变量管理资源B.使用`std::unique_ptr`管理动态内存C.使用裸指针管理资源D.使用`std::thread`直接创建线程6.对于以下代码，`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.未定义D.编译错误7.在C++中，`constexpr`关键字的主要作用是什么？A.延迟编译B.动态内存分配C.编译时计算常量表达式D.减少代码体积8.对于以下代码，`std::async`的返回值类型是什么？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.实现死锁检测B.简化锁的管理C.优化锁的性能D.实现异步锁10.对于以下代码，哪个选项是正确的RAII应用？cppinclude<fstream>voidfunc(){std::ifstreamfile("input.txt");if(file.is_open()){//readfile}}A.`file`会在`func`结束时自动关闭B.`file`需要手动关闭C.`file`会泄露D.编译错误二、填空题（每空2分，共20分）说明：以下题目主要考察C++在分布式系统中的应用，特别是网络编程和设计模式。1.在C++中，使用`std::function`可以存储和调用哪些类型的函数对象？_________________________2.对于以下代码，`mutex`的锁的类型是什么？cppinclude<mutex>std::mutexmutex;voidfunc(){std::lock_guard<std::mutex>lock(mutex);//dosomething}_________________________3.在C++中，`std::promise`和`std::future`通常用于什么场景？_________________________4.对于以下代码，`std::async`的返回值类型是什么？cppautoresult=std::async(std::launch::deferred,[](){return42;});_________________________5.在C++中，`constexpr`函数可以用于哪些场景？_________________________6.对于以下代码，`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`的构造函数会做什么？_________________________8.对于以下代码，`std::optional<int>`的默认值是什么？cppstd::optional<int>opt;_________________________9.在C++中，`std::async`的`std::launch::async`和`std::launch::deferred`有什么区别？_________________________10.对于以下代码，`shared_ptr`的引用计数是多少？cppinclude<memory>std::shared_ptr<int>sp1=std::make_shared<int>(42);std::shared_ptr<int>sp2=sp1;_________________________三、简答题（每题5分，共25分）说明：以下题目主要考察C++在云计算环境中的应用，特别是内存管理和并发控制。1.简述RAII原则在C++中的作用及其典型应用场景。2.解释`std::atomic`与普通变量的区别，并说明其在多线程编程中的优势。3.描述`std::async`的两种启动模式（`std::launch::async`和`std::launch::deferred`）的区别。4.解释`std::lock_guard`和`std::unique_lock`的区别，并说明何时使用`std::unique_lock`。5.说明`std::optional`在C++17中引入的目的及其优势。四、编程题（每题15分，共30分）说明：以下题目主要考察C++在金融系统中的应用，特别是文件处理和并发控制。1.编写一个C++程序，使用`std::async`和`std::mutex`实现多线程读取文件并统计单词数量。要求：-文件路径作为参数传入。-每个线程读取文件的一部分，并使用`std::mutex`同步更新单词计数。-最终输出总单词数量。2.编写一个C++程序，使用`std::unique_ptr`和`std::shared_ptr`实现资源管理。要求：-创建一个`Person`类，包含姓名和年龄。-使用`std::unique_ptr`管理`Person`对象的生命周期。-使用`std::shared_ptr`实现`Person`对象的共享管理。-在主函数中创建一个`Person`对象，并展示其生命周期管理。答案与解析一、选择题答案与解析1.A-`std::async`返回`std::future`，如果任务不返回值，应使用`std::future<void>`。2.B-两个线程以相反顺序获取锁，可能导致死锁。3.C-`std::optional`用于表示可能为空的值，避免使用`nullptr`。4.B-`std::shared_ptr`管理`T`的生命周期，`T`会在`sp`超出作用域时析构。5.B-`std::unique_ptr`是RAII的实现，自动管理动态内存。6.C-`std::memory_order_relaxed`不保证内存可见性，结果未定义。7.C-`constexpr`用于编译时计算常量表达式，提高性能。8.B-`std::async`返回`std::future<int>`。9.B-`std::lock_guard`自动获取和释放锁，简化锁管理。10.A-`std::ifstream`是RAII对象，会自动关闭文件。二、填空题答案与解析1.函数对象（functors）、普通函数、lambda表达式-`std::function`可以存储任何可调用对象。2.`std::mutex`-`std::lock_guard`自动管理`std::mutex`的锁定和解锁。3.异步任务间的通信和同步-`std::promise`用于发送值，`std::future`用于接收值。4.`std::future<int>`-`std::launch::deferred`在需要时才执行任务。5.编译时常量表达式、模板元编程-`constexpr`函数在编译时执行，提高性能。6.1-`std::memory_order_seq_cst`保证内存可见性，结果为1。7.自动锁定被管理的对象-`std::lock_guard`在构造时锁定，析构时解锁。8.`nullopt`-`std::optional<int>`默认值为`nullopt`。9.`std::launch::async`立即执行任务，`std::launch::deferred`按需执行-两种模式影响任务执行时机。10.2-`sp1`和`sp2`共享同一资源，引用计数为2。三、简答题答案与解析1.RAII原则的作用及应用场景-作用：通过对象生命周期管理资源，自动释放资源，防止泄漏。-应用场景：动态内存、文件句柄、锁等资源的自动管理。2.`std::atomic`与普通变量的区别及优势-区别：`std::atomic`支持原子操作，普通变量不支持。-优势：避免数据竞争，无需锁，提高性能。3.`std::async`的两种启动模式区别-`std::launch::async`立即执行任务，`std::launch::deferred`按需执行。4.`std::lock_guard`与`std::unique_lock`的区别及使用场景-区别：`std::lock_guard`不能手动解锁，`std::unique_lock`可以。-使用场景：`std::unique_lock`用于更复杂的锁管理。5.`std::optional`的作用及优势-作用：避免使用`nullptr`，明确表示可能为空的值。-优势：提高代码可读性和安全性。四、编程题答案与解析1.多线程读取文件统计单词数量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`分线程读取文件，`std::mutex`同步计数。2.资源管理示例cppinclude<iostream>include<memory>classPerson{public:Person(conststd::string&name,intage):name_(name),age_(age){std::cout<<"Personcreated:"