2025年c加加语言考试题及答案

2025年c加加语言考试题及答案一、单项选择题（共15题，每题2分，共30分）1.下列关于C++23标准核心特性的描述，正确的是（）A.std::println函数用于格式化输出，最早在C++20标准中正式纳入标准库B.三路比较运算符<=>使用=default请求编译器生成默认实现时，会按基类子对象优先、非静态成员按声明顺序的规则逐成员比较，根据成员类型自动推导返回全序、弱序或偏序类别的比较结果C.模块（module）接口单元中声明的所有实体默认具有外部链接性，无需使用export关键字即可被其他翻译单元导入访问D.consteval函数允许在运行时调用，仅要求在常量求值场景下必须在编译期完成计算2.下列关于C++对象内存模型的说法，错误的是（）A.含有虚函数的非虚继承类对象，内存首地址存储的虚函数表指针指向类对应的虚函数表，表中按虚函数声明顺序存储函数地址，派生类重写的虚函数会覆盖表中对应槽位B.空基类优化（EBCO）要求当基类为空类（无非静态数据成员、无虚函数、无虚基类）时，派生类中该基类子对象的存储大小为0，不占用额外存储空间C.虚继承场景下，派生类对象中虚基类子对象的位置相对于派生类首地址的偏移量是编译期固定常量，无需通过虚基类表间接查找D.标准布局类型（standardlayouttype）满足所有非静态成员具有相同访问控制、无虚函数/虚基类、继承体系中最多一个类含非静态数据成员等要求，可与C语言结构体内存布局兼容3.下列关于C++标准库智能指针的描述，符合语言规范的是（）A.std::shared_ptr的引用计数存储在管理的对象内部，每次拷贝构造时仅需要修改对象自身的计数字段即可完成引用计数更新B.std::unique_ptr支持动态数组特化，使用std::unique_ptr<T[]>管理动态数组时会自动调用delete[]释放内存，且不允许通过拷贝构造、拷贝赋值操作转移所有权C.std::weak_ptr可以直接解引用访问指向的对象，无需先转换为std::shared_ptr类型D.当两个std::shared_ptr相互指向对方形成循环引用时，引用计数会永远无法归零，此时必须使用std::unique_ptr打破循环引用4.若要定义一个概念约束类型T为可调用对象，且支持以int类型为参数调用、返回值可隐式转换为bool类型，下列C++20标准下的concept写法正确的是（）A.template<typenameT>conceptCallablePred=requires(Tt){{t(int{})}->std::convertible_to<bool>;};B.template<typenameT>conceptCallablePred=struct{staticconstexprboolvalue=std::is_invocable_r_v<bool,T,int>;};C.template<typenameT>conceptCallablePred=requires(Tt){{t(int{})}:std::convertible_to<bool>;};D.template<typenameT>conceptCallablePred=requires(){std::invocable<T,bool>;};5.下列关于C++20范围库（std::ranges）的代码，执行后标准输出序列为1,2,3,4的是（）A.std::vector<int>v{4,3,2,1};std::ranges::sort(v);std::ranges::copy(v,std::ostream_iterator<int>(std::cout,","));B.std::vector<int>v{1,2,3,4,5};C.std::vector<int>v{2,1,4,3};std::ranges::stable_sort(v,std::ranges::greater());std::ranges::copy(v,std::ostream_iterator<int>(std::cout,","));D.std::vector<int>v{1,3,2,4};std::ranges::nth_element(v,v.begin()+2);std::ranges::copy(v,std::ostream_iterator<int>(std::cout,","));6.下列关于C++虚函数与多态机制的说法，正确的是（）A.构造函数可以声明为虚函数，析构函数不可以声明为虚函数B.派生类重写基类虚函数时，函数返回值类型必须与基类函数完全一致，不支持协变返回类型C.当基类指针指向派生类对象时，通过该指针调用非虚函数会执行指针静态类型对应的成员函数版本，仅调用虚函数时会触发动态绑定执行派生类版本D.final关键字用于修饰虚函数时，不仅表示该函数不能在派生类中被重写，同时禁止该类作为基类被其他类继承7.下列关于C++中const、constexpr、constinit关键字的用法，错误的是（）A.const修饰的非静态成员变量必须在构造函数的初始化列表中完成初始化，不能在构造函数体内赋值B.constexpr修饰的函数在传入编译期常量参数时必须在编译期完成计算，传入运行期参数时可作为普通函数在运行期执行C.constinit修饰的变量要求其初始化表达式必须为常量表达式，可用于避免静态初始化顺序问题，该变量不隐含const属性，可在运行期修改D.指向const类型的指针（constT*p）不允许修改指针自身存储的地址值，仅允许修改指针指向的内存内容8.下列关于C++STL容器时间复杂度的描述，正确的是（）A.std::vector在尾部插入元素的时间复杂度永远为O(1)，无需考虑扩容操作的影响B.std::list为双向链表实现，支持任意位置的O(1)时间插入、删除操作，但不支持随机访问，访问指定位置元素的时间复杂度为O(n)C.std::map为基于红黑树实现的有序关联容器，查找指定键的时间复杂度为O(1)D.std::unordered_map的查找操作在任何场景下时间复杂度均为O(1)，不受哈希冲突、负载因子的影响9.C++20标准正式引入无栈协程机制，下列不属于C++语言层面协程专用关键字的是（）A.co_awaitB.co_yieldC.co_returnD.co_spawn10.下列关于C++移动语义与右值引用的说法，错误的是（）A.std::move函数本身不执行任何对象移动操作，仅将传入参数强制转换为对应类型的右值引用，触发后续的移动构造或移动赋值逻辑B.只要类未自定义移动构造函数和移动赋值运算符，编译器就会自动生成默认的移动构造/赋值函数，对所有非静态成员执行逐成员移动操作C.右值引用绑定到临时对象时，会延长临时对象的生命周期，生命周期与引用本身的作用域保持一致D.使用noexcept修饰移动构造函数可以保证标准库容器在扩容时优先使用移动构造而非拷贝构造，提升容器操作性能11.下列关于C++异常处理机制的说法，正确的是（）A.函数声明后的noexcept(true)表示该函数可能抛出任意类型的异常，noexcept(false)表示函数不会抛出任何异常B.异常触发后的栈展开过程中，会按照对象构造顺序的逆序依次销毁当前栈帧中所有已构造的自动存储期对象，直到找到匹配的catch子句C.catch子句捕获异常时，若使用值传递方式接收异常对象，不会触发对象的拷贝构造，可直接访问抛出的原异常对象D.析构函数默认允许抛出异常，在栈展开过程中析构函数抛出异常不会导致程序调用std::terminate终止12.下列关于C++模板机制的说法，错误的是（）A.类模板的成员函数只有在被实际调用时才会被实例化，未被调用的成员函数不会生成对应的实例化代码B.可变参数模板中，参数包展开时可使用折叠表达式（foldexpression）简化书写，支持二元运算符的左折叠、右折叠、带初始值的折叠等形式C.模板特化分为全特化和偏特化，函数模板仅支持全特化，不支持偏特化，类似偏特化的效果需要通过函数重载实现D.模板参数推导仅发生在函数模板调用场景，类模板实例化时必须显式指定所有模板参数，不支持编译器自动推导模板参数13.下列关于C++20模块（module）机制的描述，不符合标准规范的是（）A.模块接口单元以exportmodule开头声明模块名，使用export关键字标记的实体可以被导入该模块的翻译单元访问B.标准库模块（如importstd;）可替代传统的#include头文件包含方式，从机制上避免头文件重复包含、宏定义泄漏、包含顺序依赖等问题C.全局模块片段（globalmodulefragment）位于模块声明之前，用于包含传统的未模块化的头文件，这些头文件中的宏定义不会泄漏到模块接口之外D.模块实现单元中定义的非export实体，在其他翻译单元中只要导入了该模块，就可以直接访问14.下列关于C++20及之后标准中lambda表达式的用法，不合法的是（）A.定义泛型lambda实现通用加法：autoadd=[](autoa,autob){returna+b;};B.使用初始化捕获实现计数器：autocounter=[n=0]()mutable{return++n;};C.使用deducingthis实现递归lambda计算斐波那契数：autofib=[](thisauto&&self,intn)->int{if(n<=2)return1;returnself(n-1)+self(n-2);};D.使用值捕获默认模式[=]隐式捕获this指针访问类成员：classA{intx;voidf(){autofn=[=]{returnx;};}};15.下列关于C++标准库并发组件的描述，正确的是（）A.std::mutex在同一线程中重复加锁不会导致死锁，会自动递归持有锁B.std::atomic<int>类型的前缀自增操作（++a）是原子操作，在多线程场景下无需额外加锁即可保证计数操作的线程安全C.std::async启动异步任务时，若不指定启动策略，默认会强制创建新线程执行任务，不会采用延迟执行策略D.std::condition_variable的wait操作不会产生虚假唤醒，编写代码时无需额外添加谓词判断即可保证等待条件满足后再返回二、程序填空题（共2题，每空3分，共18分）请根据题目功能描述，在代码空缺处填入正确的内容，使程序符合要求、编译通过且运行结果正确。1.下列代码实现了一个支持编译期运算、全序比较的有理数（分数）类，支持自动约分、加减乘运算、相等判断、流式输出，所有运算均支持constexpr常量求值，请补全空缺代码：```cppclassRational{longlongnum;//分子longlongden;//分母，类内约束为始终为正//编译期约分辅助函数constexprvoidreduce()noexcept{longlongg=std::gcd(num,den);num/=g;den/=g;if(den<0){num=-num;den=-den;}}public:constexprRational(longlongn=0,longlongd=1):num(n),den(d){reduce();}//自定义三路比较运算符，避免逐成员比较的逻辑错误constexprstd::strong_orderingoperator<=>(constRational&other)constnoexcept{returnnum*other.den<=>other.num*den;}//自定义相等比较constexprbooloperator==(constRational&other)constnoexcept{return____(1)____;}//加法运算符重载constexprRationaloperator+(constRational&other)constnoexcept{returnRational(____(2)____,den*other.den);}//复合赋值运算符重载constexprRational&operator+=(constRational&other)noexcept{*this=*this+other;return____(3)____;}//乘法运算符重载constexprRationaloperator*(constRational&other)constnoexcept{returnRational(num*other.num,____(4)____);}//流式输出运算符重载friendstd::ostream&operator<<(std::ostream&os,constRational&r){if(r.den==1)os<<r.num;elseos<<r.num<<"/"<<r.den;returnos;}};//编译期单元测试constexprRationalr1(1,2),r2(1,3);constexprRationalr3=r1+r2;static_assert(r3==Rational(5,6));static_assert(r1>r2);static_assert(r1*r2==Rational(1,6));```2.下列代码基于C++20协程实现了一个懒加载的斐波那契数列生成器，每次调用next()方法生成下一个斐波那契数，请补全空缺代码：```cpptemplate<typenameT>structGenerator{structpromise_type{std::optional<T>current_value;Generatorget_return_object(){returnGenerator{std::coroutine_handle<promise_type>::from_promise(*this)};}std::suspend_alwaysinitial_suspend()noexcept{return{};}std::suspend_alwaysfinal_suspend()noexcept{return{};}std::suspend_alwaysyield_value(Tvalue)noexcept{current_value=std::move(value);return{};}voidreturn_void(){}voidunhandled_exception(){throw;}};usinghandle_type=std::coroutine_handle<promise_type>;handle_typehdl;Generator(handle_typeh):hdl(h){}~Generator(){if(hdl)hdl.destroy();}//禁止拷贝，仅允许移动Generator(constGenerator&)=delete;Generator&operator=(constGenerator&)=delete;Generator(Generator&&other)noexcept:hdl(other.hdl){other.hdl=nullptr;}Generator&operator=(Generator&&other)noexcept{if(this!=&other){if(hdl)hdl.destroy();hdl=other.hdl;other.hdl=nullptr;}return*this;}//生成下一个值，返回false表示序列生成结束boolnext(){____(5)____;return!hdl.done();}//获取当前生成的值Tvalue()const{return*mise().current_value;}};Generator<uint64_t>fib(intn){uint64_ta=0,b=1;for(inti=0;i<n;i++){____(6)____;uint64_ttmp=a;a=b;b=tmp+b;}}intmain(){autog=fib(10);while(g.next()){std::cout<<g.value()<<"";//预期输出0112358132134}return0;}```三、程序阅读题（共3题，每题6分，共18分）请仔细阅读下列代码，写出代码在符合标准的C++23编译器上运行的标准输出结果，注意输出的换行、空格格式，顺序错误或格式错误不得分。1.阅读以下代码：```cppusingnamespacestd;classBase{public:Base(){cout<<"B_ctor";f();}virtual~Base(){cout<<"B_dtor";}virtualvoidf(){cout<<"B_f";}};classDerived:publicBase{public:Derived(){cout<<"D_ctor";f();}~Derived()override{cout<<"D_dtor";}voidf()override{cout<<"D_f";}};intmain(){Base*p=newDerived();p->f();deletep;return0;}```2.阅读以下代码：```cppusingnamespacestd;structWidget{intval;Widget(intv):val(v){cout<<"W_ctor"<<val<<"";}Widget(constWidget&w):val(w.val){cout<<"W_copy"<<val<<"";}Widget(Widget&&w)noexcept:val(w.val){w.val=-1;cout<<"W_move"<<val<<"";}~Widget(){cout<<"W_dtor"<<val<<"";}};intmain(){vector<unique_ptr<Widget>>vec;vec.push_back(make_unique<Widget>(1));vec.emplace_back(newWidget(2));autow=make_unique<Widget>(3);vec.push_back(std::move(w));cout<<"end";return0;}```3.阅读以下代码：```cppusingnamespacestd;template<typename...Args>constexprintsum(Args...args){return(...+args);}template<typename...Args>constexprintproduct(Args...args){return(args*...*1);}intmain(){constexprints=sum(1,2,3,4,5);constexprintp=product(2,3,4);autofn=[s,p]()constexpr{returns*p;};constexprintres=fn();cout<<s<<""<<p<<""<<res;return0;}```四、编程题（共3题，共34分）请按照题目要求编写符合C++20及以上标准规范的代码，要求逻辑正确、代码简洁、内存安全，避免未定义行为。1.（10分）实现原地单词翻转功能：编写函数`voidreverse_words(std::string&s)`，输入为一个无首尾空格、单词之间以单个空格分隔、不含标点符号的英文句子，将句子中的单词顺序翻转（例如输入"helloworldcpp"，翻转后为"cppworldhello"）。要求函数必须原地修改输入字符串，空间复杂度为O(1)（除输入字符串本身外仅允许使用常数级额外空间，不得创建新的字符串存储整段内容），不得使用C风格字符串函数，仅允许使用std::string的接口和标准库算法。编写main函数，接收用户输入的字符串，调用函数后输出翻转结果。2.（12分）实现多态图形面积计算系统：①定义抽象基类Shape，包含纯虚函数`doublearea()const`用于计算图形面积，声明虚析构函数保证资源正确释放；②派生三个具体图形类：Circle（圆形，私有成员为半径，面积公式πr²，π取3.1415926）、Rectangle（矩形，私有成员为宽度、高度，面积为宽*高）、Triangle（三角形，私有成员为三边长，使用海伦公式计算面积，若三边长无法构成合法三角形则面积返回0）；③实现工厂函数`std::unique_ptr<Shape>create_shape(conststd::string&type,conststd::vector<double>¶ms)`，当type为"circle"时params需包含1个半径参数，为"rectangle"时需包含2个宽、高参数，为"triangle"时需包含3个边长参数，若类型不匹配或参数数量/数值非法则返回nullptr；④编写测试逻辑，创建若干合法图形对象存入`std::vector<std::unique_ptr<Shape>>`容器，遍历容器依次输出每个图形的面积值。3.（12分）实现通用并行transform算法：编写函数模板`parallel_transform`，满足以下要求：①函数接收三个迭代器参数（随机访问输入迭代器first、last，可写输出迭代器d_first）、一个可调用对象func、一个可选的无符号整数参数thread_num（默认值为`std::thread::hardware_concurrency()`，表示系统支持的硬件线程数）；②将[first,last)范围内的元素平均划分为thread_num个连续区间，每个区间的元素转换任务由一个独立的std::thread执行，每个线程对区间内元素依次调用func，将返回值写入d_first对应的输出位置；③使用C++20concept约束模板参数：输入迭代器必须满足std::random_access_iterator要求，输出迭代器必须满足std::output_iterator要求，可调用对象func必须可以接受输入迭代器的值类型作为参数，且返回值类型可被输出迭代器写入；④函数需等待所有工作线程执行完成后再返回，正确处理线程同步，避免数据竞争，当输入范围为空或thread_num为0时应直接返回不创建线程；⑤不得直接使用标准库的并行执行策略（如std::execution::par），需手动实现任务划分与线程管理逻辑。参考答案及评分标准一、单项选择题（每题2分，共30分）1.B解析：std::println为C++23引入；模块导出实体必须加export关键字；consteval函数仅允许编译期调用，运行期调用会触发编译错误。2.C解析：虚继承场景下虚基类子对象的偏移量存储在虚基类表中，为运行期动态查找的结果，并非编译期固定值，否则无法解决菱形继承下的公共基类位置歧义。3.B解析：shared_ptr的引用计数存储在堆上的控制块中，而非对象内部；weak_ptr必须通过lock()转为shared_ptr才能访问对象；循环引用需要使用weak_ptr打破。4.A解析：concept需用concept关键字定义，requires表达式中复合约束需使用->连接类型约束；D选项的约束方向错误，要求T可以int为参数调用返回bool。5.A解析：B选项仅保留偶数输出2,4；C选项为降序输出4,3,2,1；D选项nth_element仅保证第3个位置元素正确，不保证全局有序。6.C解析：构造函数不能为虚函数，析构函数应当为虚函数；重写虚函数支持协变返回类型；final修饰函数时不影响类的继承性，修饰类时才禁止类被继承。7.D解析：constT*p为指向const内容的指针，允许修改指针自身地址，不允许修改指向的内容；T*constp才是指针自身不可修改。8.B解析：vector尾部插入为均摊O(1)，扩容时为O(n)；std::map查找复杂度为O(logn)；unordered_map在哈希冲突严重时查找复杂度退化为O(n)。9.D解析：C++20协程的三个核心关键字为co_await、co_yield、co_return，co_spawn为第三方库或标准库扩展中的函数，并非语言关键字。10.B解析：当用户自定义了析构函数、拷贝构造函数或拷贝赋值运算符时，编译器不会自动生成默认移动构造/赋值函数，此时移动操作会退化为拷贝操作。11.B解析：noexcept(true)表示函数不抛异常，noexcept(false)表示可能抛异常；值传递捕获异常会触发拷贝构造；栈展开时析构函数抛出异常会直接触发std::terminate。12.D解析：C++17引入类