2026年C编程能力测试题面向对象编程与模板元编程

2026年C++编程能力测试题：面向对象编程与模板元编程一、选择题（共10题，每题2分，共20分）1.在C++中，以下哪个关键字用于声明抽象类？A.`virtual`B.`abstract`C.`final`D.`sealed`2.以下哪个特性不属于面向对象编程的三大基本特性？A.封装B.继承C.多态D.泛型3.在C++中，以下哪种方式可以实现类的多态？A.重载B.重写C.重定向D.重构4.模板元编程中，`constexpr`关键字的主要作用是什么？A.声明常量表达式B.延迟编译C.动态内存分配D.静态类型检查5.以下哪个模板特化技术用于优化特定类型的表现？A.模板重载B.模板特化C.模板偏特化D.模板模板参数6.在C++11中，`std::enable_if`主要用于解决什么问题？A.类型推导B.条件编译C.类型特化D.可选参数7.以下哪个运算符在C++中用于动态绑定？A.`->`B.`::`C.`->`D.`.`8.在C++中，`friend`关键字的主要作用是什么？A.声明友元函数B.声明友元类C.声明友元模板D.声明友元变量9.以下哪个特性是C++模板元编程的核心？A.编译时多态B.运行时多态C.动态内存管理D.静态绑定10.在C++中，`constexpr`函数与普通函数的主要区别是什么？A.编译时执行B.运行时执行C.无法重载D.必须有返回值二、填空题（共5题，每题2分，共10分）1.在C++中，`virtual`关键字用于声明______函数，以实现动态绑定。2.模板元编程中，`SFINAE`的全称是______。3.在C++中，`std::is_integral`用于检查类型是否为______类型。4.`constexpr`关键字的主要目的是在______时执行计算。5.在C++中，`friend`关键字允许外部函数访问类的______成员。三、简答题（共5题，每题4分，共20分）1.简述面向对象编程的三大基本特性及其在C++中的实现方式。2.解释模板元编程的概念及其与传统编程的主要区别。3.描述`std::enable_if`在C++模板编程中的作用和用法。4.说明`constexpr`关键字在C++11中的主要用途及其与`const`的区别。5.解释C++中虚函数（virtualfunction）的原理及其对多态的影响。四、编程题（共3题，每题10分，共30分）1.设计一个简单的工厂模式，包含一个抽象产品类`Product`和两个具体产品类`ConcreteProductA`和`ConcreteProductB`，以及一个工厂类`Factory`。要求：-`Product`类有一个纯虚函数`operation()`。-`ConcreteProductA`和`ConcreteProductB`继承自`Product`并实现`operation()`。-`Factory`类有一个静态方法`createProduct()`，根据传入参数创建并返回对应的产品对象。-主函数中测试工厂类创建不同产品并调用`operation()`方法。2.编写一个模板特化示例，实现一个简单的`add`模板函数，要求：-对于整数类型，直接返回两数之和。-对于浮点类型，返回两数之和并保留两位小数。-使用`std::is_integral`和`std::is_floating_point`进行类型检查。3.设计一个模板元编程示例，实现一个简单的类型判断工具，要求：-使用SFINAE技术判断输入类型是否为`int`。-如果是`int`，返回`true`；否则返回`false`。-使用`std::enable_if`实现条件编译。五、论述题（共1题，10分）论述模板元编程在C++中的优势与局限性，并举例说明其在实际项目中的应用场景。答案与解析一、选择题答案与解析1.B解析：`abstract`关键字用于声明抽象类，抽象类至少包含一个纯虚函数。`virtual`用于声明虚函数，`final`和`sealed`用于限制继承。2.D解析：面向对象三大基本特性是封装、继承和多态。泛型编程（模板）不属于面向对象特性。3.B解析：多态通过虚函数（`virtual`）和重写（`override`）实现。重载和重定向与多态无关，重构是代码优化过程。4.A解析：`constexpr`用于声明编译时常量表达式，确保在编译时计算。5.B解析：模板特化用于为特定类型提供特殊实现，优化性能。偏特化是特化的一种形式。6.B解析：`std::enable_if`通过条件编译实现模板特化，常用于enable_if宏中控制模板选择。7.D解析：`.`运算符用于访问成员，`->`用于指针，`->`用于函数指针，`::`用于作用域解析。动态绑定通过虚函数和`vtable`实现。8.A解析：`friend`关键字允许外部函数访问类的私有和保护成员。9.A解析：模板元编程的核心是编译时多态，通过模板推导和特化实现。10.A解析：`constexpr`函数必须在编译时执行，普通函数在运行时执行。二、填空题答案与解析1.虚解析：`virtual`关键字用于声明虚函数，实现动态绑定。2.SubstitutionFailureIsNotAnError解析：SFINAE是C++模板元编程中的技术，通过编译错误排除不匹配的类型。3.整数解析：`std::is_integral`检查类型是否为整数类型（如`int`、`char`等）。4.编译解析：`constexpr`确保在编译时执行计算，避免运行时开销。5.私有和保护解析：`friend`允许外部函数访问类的私有和保护成员。三、简答题答案与解析1.面向对象三大基本特性及其实现：-封装：通过类将数据和操作封装在一起，外部只能通过公共接口访问。C++中通过`private`、`protected`和`public`访问修饰符实现。-继承：子类继承父类的属性和方法，实现代码复用。C++通过`:`操作符实现。-多态：同一接口表现不同行为。C++通过虚函数（`virtual`）和重写（`override`）实现。2.模板元编程概念及与传统编程区别：-概念：模板元编程通过模板推导和特化在编译时生成代码，实现编译时多态和优化。-区别：传统编程在运行时执行，模板元编程在编译时执行；传统编程依赖运行时类型信息（RTTI），模板元编程依赖编译时类型信息。3.`std::enable_if`的作用和用法：-作用：通过条件编译控制模板选择，常用于enable_if宏中实现类型约束。-用法：`template<typenameT,typename=std::enable_if<cond>::type>voidfunc(Tt);`，其中`cond`为条件。4.`constexpr`与`const`的区别：-`constexpr`：编译时常量，要求表达式在编译时计算；可用于变量和函数。-`const`：普通常量，可在运行时赋值；不要求编译时计算。5.虚函数原理及多态影响：-原理：虚函数通过虚表（vtable）和虚指针（vptr）实现动态绑定，根据实际对象类型调用对应函数。-影响：实现运行时多态，提高代码扩展性，但增加内存开销。四、编程题答案与解析1.工厂模式实现：cpp//Product.hclassProduct{public:virtual~Product(){}virtualvoidoperation()=0;};//ConcreteProductA.hclassConcreteProductA:publicProduct{public:voidoperation()override{std::cout<<"ProductA\n";}};//ConcreteProductB.hclassConcreteProductB:publicProduct{public:voidoperation()override{std::cout<<"ProductB\n";}};//Factory.hclassFactory{public:staticProductcreateProduct(conststd::string&type){if(type=="A")returnnewConcreteProductA();if(type=="B")returnnewConcreteProductB();returnnullptr;}};//main.cppintmain(){Productp1=Factory::createProduct("A");p1->operation();Productp2=Factory::createProduct("B");p2->operation();deletep1;deletep2;return0;}解析：通过抽象类和继承实现产品族，工厂类根据参数创建对应产品，动态绑定通过虚函数实现。2.模板特化示例：cpptemplate<typenameT>structis_floating_point:std::false_type{};template<>structis_floating_point<float>:std::true_type{};template<>structis_floating_point<double>:std::true_type{};template<typenameT>Tadd(Ta,Tb){ifconstexpr(std::is_integral<T>::value){returna+b;}elseifconstexpr(is_floating_point<T>::value){returnstatic_cast<T>(static_cast<double>(a)+b);}else{returnT();}}//main.cppintmain(){std::cout<<add(1,2)<<"\n";//3std::cout<<add(1.0,2.0)<<"\n";//3.0return0;}解析：使用`ifconstexpr`和模板特化实现类型检查和优化。3.模板元编程示例：cpptemplate<typenameT>structis_int:std::false_type{};template<>structis_int<int>:std::true_type{};template<typenameT>boolcheck_int(Tt){returnis_int<T>::value;}//main.cppintmain(){std::cout<<check_int(5)<<"\n";//1std::cout<<check_int(3.14)<<"\n";//0return0;}解析：通过SFINAE和`std::enable_if`实现编译时类型检查。五、论述题答案与解析模板元编程的优势与局限性：-优势：-编译时计算：避