C++编程题(带答案)-c++编程题库及答案

C++编程题(带答案)_c++编程题库及答案一、单项选择题（共10题）1.下列关于C++中类与对象关系的描述，错误的是（）A.类是具有相同属性和行为的对象的抽象模板B.对象是类的具体实例，创建对象的过程称为类的实例化C.一个类只能实例化出一个具体对象D.使用class关键字定义类时，类中成员的默认访问权限为私有【答案】C【解析】类是对同一类事物共同特征的抽象，是创建对象的模板，一个类可以实例化出任意数量的独立对象，每个对象拥有独立的成员变量存储空间，因此C选项错误。其余选项描述均正确：class定义的类默认访问权限为private，struct定义的结构体默认访问权限为public；对象是类的实例化产物，实例化过程会根据类的定义分配内存、调用构造函数完成初始化。2.已知在32位GCC编译环境下，下列sizeof运算的结果描述错误的是（）A.sizeof(int)=4B.sizeof(char*)=4C.无任何成员变量的空类，sizeof(EmptyClass)=0D.sizeof(longlong)=8【答案】C【解析】C++标准规定，每个不同的对象必须拥有独一无二的内存地址，如果空类大小为0，多个空类实例会拥有相同地址，无法区分，因此编译器会为空类隐含添加1字节的占位符，保证每个实例地址独立，空类大小为1，C选项错误。其余选项均符合32位环境的内存对齐规则：基础整型int占4字节，所有类型的指针在32位环境下占4字节，longlong是64位整型占8字节。3.下列const修饰的指针声明中，表示“指针本身为常量、不可修改指向，但其指向的整型值可以修改”的是（）A.constint*p;B.int*constp;C.constint*constp;D.intconst*p;【答案】B【解析】const修饰指针时可通过“左定值、右定向”的规则判断：const出现在*号左侧时，修饰的是指针指向的值，指针本身可修改；const出现在*号右侧时，修饰的是指针本身，指针的指向不可修改。选项A和D等价，均为指向整型常量的指针，指针本身可修改指向，不能通过指针修改指向的值；选项C为指向常量的常指针，指针指向和指向的值均不可修改；选项B为常指针，指针本身不可修改，但可通过指针修改指向的整型值，符合题目要求。4.下列关于C++构造函数与析构函数的说法，正确的是（）A.构造函数必须声明返回值类型，与类名保持一致B.析构函数支持重载，可以根据传递参数的不同执行不同的清理逻辑C.当类中没有定义任何构造函数时，编译器会自动生成一个无参的默认构造函数D.所有基类的析构函数必须声明为virtual，否则会出现内存泄漏【答案】C【解析】构造函数没有返回值类型，函数名与类名一致，A选项错误；析构函数没有参数，不支持重载，B选项错误；只有当通过基类指针指向派生类对象、并通过基类指针释放对象时，才需要将基类析构函数声明为虚函数，否则不会触发多态析构、导致派生类资源泄漏，若不存在该使用场景，基类无需声明虚析构，D选项错误。C选项描述正确：当用户未自定义任何构造函数时，编译器会生成无参默认构造函数，一旦用户自定义了任意构造函数，编译器将不再自动生成默认构造函数。5.下列关于C++函数重载与重写（覆盖）的区别，说法错误的是（）A.函数重载发生在同一作用域内，要求函数名相同、参数列表（参数类型、数量、顺序）不同B.函数重写发生在基类与派生类的继承体系中，要求基类对应函数为虚函数、函数签名完全一致C.函数重载是编译期多态，函数重写是运行期多态D.派生类重写基类虚函数时，函数的访问权限必须与基类保持一致【答案】D【解析】派生类重写基类虚函数时，不要求访问权限与基类一致，即使基类的public虚函数被派生类重写为private，通过基类指针调用该函数时依然会触发多态、执行派生类的重写逻辑，D选项错误。其余选项描述均正确：重载通过编译期的名字匹配决议实现，属于静态多态；重写通过虚表机制在运行时绑定对象类型，属于动态多态，重写要求函数名、参数列表、const属性、返回值（协变除外）完全一致。6.下列关于STL序列式容器的描述，正确的是（）A.std::vector在尾部插入元素的时间复杂度永远是O(1)B.std::list支持随机访问，通过下标访问元素的时间复杂度为O(1)C.std::deque不支持在头部和尾部进行高效的插入删除操作D.std::array的大小在编译期确定，不支持动态扩容【答案】D【解析】std::array是对静态数组的封装，数组大小在编译期通过模板参数确定，分配在栈上，无法动态扩容，D选项正确。std::vector尾部插入的均摊时间复杂度为O(1)，当容量不足触发扩容时，需要申请新内存、拷贝原有元素、释放旧内存，单次扩容操作的时间复杂度为O(n)，A选项错误；std::list是双向链表实现，不支持随机访问，通过下标遍历元素的时间复杂度为O(n)，B选项错误；std::deque是分段连续的双端队列，头部和尾部的插入删除操作时间复杂度均为O(1)，C选项错误。7.下列C++动态内存管理操作中，不存在内存泄漏或未定义行为的是（）A.int*p=newint(10);delete[]p;B.int*p=(int*)malloc(sizeof(int)*10);free(p);C.void*p=newint[5];deletep;D.int*p=newint[10];p=nullptr;【答案】B【解析】B选项中malloc申请的内存通过free释放，配对正确，无内存问题。A选项中new申请单个int对象，却使用delete[]释放，属于未定义行为；C选项中new申请数组内存，使用delete而非delete[]释放，且通过void*执行delete时，编译器无法获取数组元素类型信息，不会调用元素析构函数（类类型场景下会资源泄漏），属于未定义行为；D选项中new申请的数组内存未被释放，直接将指针赋值为nullptr，导致内存地址丢失，产生内存泄漏。需要注意new/delete、new[]/delete[]、malloc/free必须严格配对，不可交叉混用。8.下列关于C++引用的描述，错误的是（）A.引用在定义时必须初始化，且初始化后不能再绑定到其他对象B.引用作为函数返回值时，可以返回局部栈变量的引用供外部使用C.右值引用是C++11引入的特性，是实现移动语义的基础，可以绑定到临时对象D.常量引用（constT&）可以绑定到右值，能够延长临时对象的生命周期【答案】B【解析】局部栈变量在函数执行结束后会被销毁，返回局部变量的引用会产生悬垂引用，访问该引用时会操作已经被回收的内存，触发未定义行为，B选项错误。其余选项描述均正确：引用是变量的别名，必须初始化且绑定关系不可更改；右值引用可以接管临时对象的资源，避免不必要的拷贝，是移动语义、完美转发的基础；常量引用绑定右值时，临时对象的生命周期会延长到与引用一致，是C++中常用的传参优化方式。9.C++异常处理机制中，下列关于栈展开的描述正确的是（）A.抛出异常后，程序会从异常抛出点开始逐层向上查找匹配的catch块，查找过程中会调用沿途所有局部对象的析构函数B.如果异常抛出后没有找到匹配的catch块，程序会忽略异常继续执行后续逻辑C.catch块捕获异常后，无法将异常重新抛出给上层调用者D.构造函数抛出异常时，已经构造完成的成员对象不会被析构【答案】A【解析】栈展开是异常处理的核心流程：异常抛出后，程序沿调用栈向上回溯，沿途销毁所有局部自动存储期对象（调用析构函数），直到找到匹配的catch块处理异常，A选项正确。若未找到匹配的catch块，程序会调用std::terminate终止进程，B选项错误；catch块中可以使用不带参数的throw语句将捕获的异常重新抛出，C选项错误；构造函数抛出异常时，已经完成构造的成员变量、基类子对象会按照构造顺序的逆序被析构，只有构造函数本身申请的动态资源需要手动释放（因此RAII机制是异常安全的基础），D选项错误。10.C++11引入的智能指针中，下列哪种智能指针可以打破循环引用，解决shared_ptr引用计数无法归零导致的内存泄漏问题（）A.std::unique_ptrB.std::shared_ptrC.std::weak_ptrD.std::auto_ptr【答案】C【解析】std::shared_ptr基于引用计数实现共享所有权，当两个对象互相持有对方的shared_ptr时，双方的引用计数永远为1，无法被自动释放，产生循环引用泄漏。std::weak_ptr是不持有对象所有权的弱引用，不会增加引用计数，可以观测shared_ptr管理的对象生命周期，需要使用时通过lock()方法获取临时shared_ptr，是打破循环引用的标准方案，C选项正确。std::unique_ptr实现独占所有权，无法共享；std::auto_ptr是C++98中引入的智能指针，因存在不安全的所有权转移问题已被C++11废弃。二、程序填空题（共3题）1.以下代码实现了一个支持动态扩容的整型栈类，请补全空缺的代码逻辑：```cppclassIntStack{private:int*data;size_tcapacity;size_ttopIdx;//指向栈顶下一个可插入位置voidresize(){capacity*=2;int*newData=newint[capacity];for(size_ti=0;i<topIdx;++i)newData[i]=data[i];delete[]data;data=newData;}public:IntStack(size_tinitCap=4):capacity(initCap),topIdx(0){____(1)____;//为data分配初始容量的整型数组内存}~IntStack(){____(2)____;//释放data指向的动态数组，避免内存泄漏}voidpush(intval){if(topIdx==capacity)resize();____(3)____;//将val写入栈顶位置，更新栈顶索引}intpop(){if(empty())throwstd::out_of_range("Stackisempty");returndata[--topIdx];}inttop()const{if(empty())throwstd::out_of_range("Stackisempty");returndata[topIdx-1];}boolempty()const{returntopIdx==0;}size_tsize()const{returntopIdx;}};```【答案与解析】(1)`data=newint[capacity]`：构造函数需要为动态数组申请对应初始容量的内存，new[]与析构函数的delete[]配对。(2)`delete[]data;data=nullptr;`：动态数组内存必须使用delete[]释放，释放后将指针置空避免野指针。(3)`data[topIdx++]=val`：由于topIdx指向第一个可插入位置，先将值写入该位置，再将索引加1，符合栈“后进先出”的逻辑。本实现中topIdx同时承担元素计数功能，相比单独维护栈顶指针逻辑更简洁，扩容采用翻倍策略可保证入栈操作均摊时间复杂度为O(1)。2.以下代码实现了基于多态的形状面积计算体系，请补全空缺的代码逻辑：```cppclassShape{public:____(1)____;//声明纯虚函数calcArea，返回double类型，无参数，常成员函数virtual~Shape()=default;//虚析构保证派生类资源正确释放};classCircle:publicShape{private:doubleradius;public:Circle(doubler):radius(r){}doublecalcArea()constoverride{returnM_PI*radius*radius;}};classRectangle:publicShape{private:doublewidth,height;public:Rectangle(doublew,doubleh):width(w),height(h){}doublecalcArea()constoverride{returnwidth*height;}};doubletotalArea(Shapeshapes,intn){doublesum=0;for(inti=0;i<n;++i){sum+=____(2)____;//多态调用每个形状的面积计算方法}returnsum;}intmain(){Shape*arr[]={newCircle(2.0),newRectangle(3.0,4.0)};std::cout<<"Totalarea:"<<totalArea(arr,2)<<std::endl;for(autos:arr){____(3)____;//释放动态创建的形状对象}return0;}```【答案与解析】(1)`virtualdoublecalcArea()const=0`：纯虚函数在虚函数声明后加=0，表示该函数无默认实现，Shape类为抽象类，无法实例化。需要注意const属性必须与派生类重写函数一致，否则签名不匹配，无法触发多态。(2)`shapes[i]->calcArea()`：通过基类指针调用虚函数，会在运行时根据对象实际类型绑定对应的重写实现，体现运行时多态特性。(3)`deletes`：基类析构函数声明为virtual，delete基类指针时会先调用派生类析构函数，再调用基类析构函数，正确释放所有资源。3.以下代码实现了vector<int>的原地去重功能，请补全空缺的代码逻辑：```cppvoiddeduplicate(std::vector<int>&vec){____(1)____;//对vec元素升序排序，使重复元素相邻autonewEnd=____(2)____;//将重复元素移动到容器尾部，返回去重后的尾后迭代器____(3)____;//调用vector成员函数删除尾部的重复元素，实现真正的去重}intmain(){std::vector<int>v={3,1,4,1,5,9,2,6,5,3,5};deduplicate(v);for(intnum:v)std::cout<<num<<"";//预期输出1234569return0;}```【答案与解析】(1)`std::sort(vec.begin(),vec.end())`：标准库sort算法接受左闭右开的迭代器范围，默认升序排序，时间复杂度为O(nlogn)，是去重前的必要步骤，因为std::unique只能识别相邻的重复元素。(2)`std::unique(vec.begin(),vec.end())`：unique算法不会真正删除元素，而是将不重复的元素移动到容器前段，返回第一个重复元素位置的迭代器。(3)`vec.erase(newEnd,vec.end())`：vector的erase方法接受迭代器范围，删除区间内的所有元素，这就是STL中经典的“sort+unique+erase”去重三板斧，空间复杂度O(1)，效率远高于遍历判断重复的朴素方案。三、程序改错题（共2题）1.下列代码试图实现一个简单的C风格字符串类，其中存在3处语法或逻辑错误，请找出并修正：```cppclassMyString{private:char*buf;size_tlen;public:MyString(constchar*str=nullptr){if(str==nullptr){len=0;buf=newchar[1];buf[0]='\0';}else{len=strlen(str);buf=newchar[len];//错误点1strcpy(buf,str);}}MyString(constMyString&other){buf=other.buf;//错误点2len=other.len;}~MyString(){deletebuf;//错误点3buf=nullptr;}constchar*c_str()const{returnbuf;}};```【错误修正与解析】错误1：构造函数申请内存时未预留字符串结束符'\0'的空间。strlen仅计算字符串有效字符长度，不包含'\0'，因此申请大小应为len+1，否则strcpy写入'\0'时会越界，导致内存破坏、输出乱码。修正为：`buf=newchar[len+1];`。错误2：拷贝构造函数实现为浅拷贝，直接复制指针值会导致两个对象共享同一块内存，析构时触发doublefree崩溃。需实现深拷贝，申请独立内存并复制内容，修正为：`len=other.len;buf=newchar[len+1];strcpy(buf,other.buf);`。错误3：析构函数使用delete释放new[]申请的数组内存，属于未定义行为。new[]申请的数组必须用delete[]释放，修正为：`delete[]buf;`。2.下列代码试图实现冒泡排序对整型数组升序排序，其中存在2处语法或逻辑错误，请找出并修正：```cppvoidswap(inta,intb){//错误点1inttemp=a;a=b;b=temp;}voidbubbleSort(intarr[],intn){for(inti=0;i<n-1;++i){for(intj=0;j<n-i;++j){//错误点2if(arr[j]>arr[j+1]){swap(arr[j],arr[j+1]);}}}}```【错误修正与解析】错误1：swap函数采用值传递，形参是实参的拷贝，函数内交换仅作用于形参，无法修改实参的值，导致排序后数组顺序不变。需改为引用传递，修正为：`voidswap(int&a,int&b)`。错误2：内层循环边界错误，每轮冒泡会将当前区间的最大值移动到末尾，因此需要比较的元素范围是0到n-i-2，原循环条件j<n-i会导致j最大取到n-i-1，此时j+1=n-i，当i=0时会访问arr[n]，造成数组越界。修正循环条件为：`for(intj=0;j<n-i-1;++j)`。四、编程实操题（共3题）1.基础题：编写程序从标准输入读取若干整数，输入-1表示结束（-1不计入统计），计算输入整数的总和、最大值、最小值、平均值，平均值保留2位小数输出；若未输入任何有效整数则提示“无有效输入”。【解题思路】初始化最大值为INT_MIN、最小值为INT_MAX，总和采用longlong类型避免整数溢出，计数变量初始为0；循环读取整数，读到-1时退出，每次读取到有效整数时更新计数、总和、最大值、最小值；读取结束后若计数为0则提示无有效输入，否则将总和转为double计算平均值，使用fixed和setprecision(2)控制输出格式。【参考代码】```cppusingnamespacestd;intmain(){intnum;longlongsum=0;intmaxVal=INT_MIN,minVal=INT_MAX,count=0;cout<<"请输入整数，-1结束："<<endl;while(cin>>num){if(num==-1)break;count++;sum+=num;if(num>maxVal)maxVal=num;if(num<minVal)minVal=num;}if(count==0){cout<<"无有效输入"<<endl;return0;}doubleavg=static_cast<double>(sum)/count;cout<<"总和："<<sum<<endl;cout<<"最大值："<<maxVal<<endl;cout<<"最小值："<<minVal<<endl;cout<<"平均值："<<fixed<<setprecision(2)<<avg<<endl;return0;}```【注意事项】计算平均值时必须强制转换为浮点类型，否则整数除法会丢弃小数部分；需单独处理零输入场景，避免除零错误。2.中等题：实现一个单链表类，支持头插法插入、尾插法插入、删除第一个值等于给定值的节点、原地反转链表、顺序打印链表、析构释放所有节点内存。【解题思路】定义ListNode结构体包含整型data和next指针；链表类维护头指针，头插法直接将新节点作为新头；尾插法遍历到尾节点后链接新节点；删除节点时需单独处理头节点删除场景，避免丢失链表头地址；原地反转采用双指针法，时间复杂度O(n)、空间复杂度O(1)；析构时遍历链表逐节点释放，注意释放前保存下一个节点地址，避免内存泄漏。【参考代码】```cppusingnamespacestd;structListNode{intdata;ListNode*next;ListNode(intval):data(val),next(nullptr){}};classMyLinkedList{private:ListNode*head;public:MyLinkedList():head(nullptr){}voidpushFront(intval){ListNode*newNode=newListNode(val);newNode->next=head;head=newNode;}voidpushBack(intval){ListNode*newNode=newListNode(val);if(!head){head=newNode;return;}ListNode*cur=head;while(cur->next)cur=cur->next;cur->next=newNode;}boolremove(intval){if(!head)returnfalse;if(head->data==val){ListNode*temp=head;head=head->next;deletetemp;returntrue;}ListNode*cur=head;while(cur->next&&cur->next->data!=val)cur=cur->next;if(!cur->next)returnfalse;ListNode*temp=cur->next;cur->next=temp->next;deletetemp;returntrue;}voidreverse(){ListNode*pre=nullptr,*cur=head;while(cur){ListNode*nextTemp=cur->next;cur->next=pre;pre=cur;cur=nextTemp;}head=pre;}voidprint()const{ListNode*cur=head;while(cur){cout<<cur->data<<"";cur=cur->next;}cout<<endl;}~MyLinkedList(){ListNode*cur=head;while(cur){ListNode*nextTemp=cur->next;deletecur;cur=nextTemp;}head=nullptr;}};//测试用例intmain(){MyLinkedListlist;list.pushBack(1);list.pushBack(2);list.pushBack(3);list.pushFront(0);cout<<"原链表：";list.print();//输出0123list.reverse();cout<<"反转后：";list.pri