2026年C编程进阶全攻略与模拟测试题

2026年C++编程进阶全攻略与模拟测试题一、选择题（共10题，每题2分，共20分）说明：下列每题有唯一正确答案。1.在C++20中，`std::expected`的引入主要目的是解决什么问题？A.异常处理性能开销B.类型推导不明确C.泛型编程复杂性D.右值引用语义2.以下哪种方式最能体现C++17中的`consteval`的用途？A.延迟编译优化B.运行时类型检查C.常量表达式计算D.动态内存管理3.在C++中，`constexpr`函数与普通函数的关键区别是什么？A.作用域不同B.内存布局不同C.编译时与运行时行为D.友元关系限制4.对于C++11的`std::optional`，以下描述错误的是？A.可以显式标记未初始化状态B.支持类型推导C.必须在构造后立即赋值D.可用于右值引用参数5.在C++20协程中，`co_await`表达式的返回值必须满足什么类型要求？A.必须是左值引用B.必须是右值引用C.必须实现`std::awaitable`协议D.必须继承自`std::future`6.关于C++11的`lambda`表达式捕获列表，以下哪种写法是合法的？A.`[&x,y]`B.`[=,&x]`C.`[this,&x]`D.`[x,y]`7.在C++中，`constexpr`对象的生命周期要求是什么？A.必须在全局作用域B.必须在函数内部C.必须在编译时已知初始化值D.必须静态存储期8.对于C++11的`std::variant`，以下行为正确的是？A.支持隐式类型转换B.必须包含`std::monostate`类型C.支持类型擦除D.构造时必须指定类型9.在C++20中，`consteval`与`constexpr`的主要区别是什么？A.`consteval`仅限类成员函数B.`consteval`必须返回整型C.`consteval`仅限编译时执行D.`consteval`支持动态参数10.对于C++11的`右值引用`，以下用途最典型的是？A.函数重载决议B.内存池管理C.移动语义优化D.类型推导增强二、填空题（共5题，每题3分，共15分）说明：请将答案填写在横线上。1.C++20中，`consteval`函数的执行阶段必须在________阶段完成。（答案：编译时）2.`std::variant`的内部实现依赖于类型特化，其核心模板参数为________。（答案：std::variant_alternative）3.C++11的`lambda`捕获列表中，`[=]`表示捕获外部变量的________形式。（答案：值）4.协程中，`co_await`表达式的执行流程会保存当前的________和执行上下文。（答案：执行状态）5.`constexpr`对象若未显式初始化，其默认初始化要求类型支持________。（答案：默认构造）三、简答题（共5题，每题6分，共30分）说明：请简要回答下列问题。1.简述C++20`consteval`与`constexpr`的区别及其适用场景。（提示：编译时与运行时行为差异）2.解释`std::variant`与`std::union`的主要区别，并说明为何`std::variant`更安全。（提示：类型检查与异常安全性）3.描述C++11移动语义的核心思想，并举例说明`std::move`的作用。（提示：资源所有权转移）4.协程中`co_await`与普通函数调用的区别，如何实现栈展开优化？（提示：执行上下文保存与恢复）5.`constexpr`函数与模板元编程有何联系？如何利用`constexpr`优化编译时计算？（提示：编译时表达式评估）四、编程题（共3题，每题15分，共45分）说明：请根据要求完成代码编写。1.C++20`std::variant`与类型擦除设计一个`std::variant`包装类，支持`int`和`double`类型，并实现以下功能：-构造时自动类型识别。-提供`get<int>()`和`get<double>()`重载。-捕获类型错误时抛出`std::bad_variant_access`。2.C++11移动语义优化实现一个`String`类，要求：-构造函数支持直接初始化。-赋值运算符支持移动语义优化。-析构函数需释放动态内存。3.C++20协程实现斐波那契数列使用`co_await`实现一个生成器函数，按顺序返回斐波那契数列，要求：-每次调用`co_await`时保存当前状态。-生成数列至指定长度后终止。答案与解析一、选择题答案1.A2.C3.C4.C5.C6.B7.C8.B9.C10.C解析：1.`std::expected`主要用于替代`std::optional`与异常的混合使用，解决异常处理与可选值管理的冗余问题。8.`std::variant`必须显式包含`std::monostate`作为默认类型，以表示未初始化状态。二、填空题答案1.编译时2.std::variant_alternative3.值4.执行状态5.默认构造三、简答题答案1.`consteval`与`constexpr`区别：-`consteval`强制函数在编译时执行，返回值必须是编译时已知的；`constexpr`可在编译时或运行时执行。-适用场景：`consteval`用于纯编译时计算（如数学公式），`constexpr`用于泛型模板常量。2.`std::variant`与`std::union`区别：-`std::variant`支持类型检查（通过`holds_alternative`），而`std::union`无类型安全保证。-`std::variant`的异常安全性：访问未初始化成员会抛出`std::bad_variant_access`。3.移动语义：-核心思想：通过右值引用转移资源所有权，避免复制构造。-举例：`std::move`将左值转为右值引用，使得资源可被移动而非复制。4.协程与普通函数区别：-`co_await`保存执行状态（栈帧、局部变量），普通调用直接跳转。-栈展开优化：通过`coroutine`对象管理执行上下文，避免栈溢出。5.`constexpr`与模板元编程：-联系：`constexpr`可增强模板元编程的计算效率（如`constexpr`模板函数）。-优化示例：用`constexpr`计算阶乘，避免运行时开销。四、编程题参考答案1.`std::variant`包装类：cppinclude<variant>include<stdexcept>template<typename...Types>classVariantWrapper:publicstd::variant<Types...>{public:usingstd::variant<Types...>::variant;intget_int(){returnstd::get<int>(this);}doubleget_double(){returnstd::get<double>(this);}};2.`String`类移动语义：cppclassString{private:chardata;size_tsize;public:String(constchars):size(strlen(s)),data(newchar[size+1]){strcpy(data,s);}String(String&&other)noexcept:data(other.data),size(other.size){other.data=nullptr;other.size=0;}String&operator=(String&&other)noexcept{if(this!=&other){delete[]data;data=other.data;size=other.size;other.data=nullptr;other.size=0;}returnthis;}~String(){delete[]data;}};3.斐波那契协程：cppinclude<coroutine>structFibonacciCoroutine{structpromise_type{FibonacciCoroutineget_return_object(){return{};}std::suspend_neverinitial_suspend(){return{};}std::suspend_neverfinal_suspend()noexcept{return{};}voidreturn_void(){}vo