📄 模拟试卷二：现代C++与并发编程（100分钟）

一、单选题（每题2分，共20分）

1.关于std::move，正确的是：
A) 它实际上移动了对象
B) 它将左值转换为右值引用
C) 移动后原对象不能再使用
D) 所有类型都支持移动语义

2.以下代码的输出是？
#include
#include

int main() {
std::vector v = {1, 2, 3, 4, 5};
auto it = v.begin() + 2;
v.erase(v.begin());
std::cout << *it << std::endl;
return 0;
}
3.关于Lambda表达式，错误的是：
A) [=]按值捕获所有局部变量
B) [&]按引用捕获所有局部变量
C) [x]只按值捕获x
D) mutable允许修改值捕获的变量

4.关于std::atomic，正确的是：
A) 保证复合操作的原子性
B) 内存序memory_order_relaxed保证同步
C) fetch_add是原子操作
D) 可以替代所有锁的使用

5.以下代码可能的输出是？
std::atomic counter(0);

void increment() {
for(int i = 0; i < 1000; ++i) {
counter++;
}
}

int main() {
std::thread t1(increment);
std::thread t2(increment);
t1.join();
t2.join();
std::cout << counter << std::endl;
}
6.关于std::future和std::async，错误的是：
A) std::async可以异步执行任务
B) std::future::get()只能调用一次
C) std::launch::deferred表示延迟执行
D) std::future可以多线程共享

7.以下代码的潜在问题是？
class Resource {
public:
void process() { /* … */ }
};

std::shared_ptr getResource() {
static std::shared_ptr res =
std::make_shared();
return res;
}
8.关于类型推导，正确的是：
A) decltype(x)返回x的声明类型
B) auto会忽略引用和const
C) decltype(auto)会保留引用和const
D) 模板参数不能使用auto

9.内存模型题目：以下哪种内存序最强？
A) memory_order_relaxed
B) memory_order_consume
C) memory_order_acquire
D) memory_order_seq_cst

10.关于网络编程，错误的是：
A) select有文件描述符数量限制
B) epoll是水平触发模式
C) non-blocking IO需要轮询
D) Reactor模式是事件驱动

二、多选题（每题3分，少选得1分，错选不得分，共15分）

1.以下哪些操作会导致std::vector迭代器失效？
A) push_back（容量未满）
B) insert在中间位置
C) erase任意位置
D) reserve增大容量

2.关于右值引用和移动语义，正确的有：
A) 移动构造函数通常标记为noexcept
B) std::move是强制类型转换
C) 移动后原对象应处于有效但未指定状态
D) 所有STL容器都支持移动语义

3.可以用于打破循环引用的方法包括：
A) 使用std::weak_ptr
B) 手动管理生命周期
C) 重新设计所有权关系
D) 使用std::unique_ptr

4.线程安全的数据结构实现技术包括：
A) 细粒度锁
B) 无锁编程
C) 读写锁
D) 线程局部存储

5.关于C++17/20新特性，正确的有：
A) std::optional表示可选值
B) std::variant是类型安全的union
C) concept约束模板参数
D) coroutine支持协程

三、代码分析题（每题5分，共25分）

1.分析以下代码的线程安全问题：
class Counter {
int count = 0;
public:
void increment() { ++count; }
int get() const { return count; }
};
2.以下代码的输出是什么？解释原因。
#include
#include

class Base {
public:
virtual ~Base() = default;
virtual void print() { std::cout << “Base”; }
};

class Derived : public Base {
public:
void print() override { std::cout << “Derived”; }
};

int main() {
std::unique_ptr ptr = std::make_unique();
ptr->print();
return 0;
}
3.找出以下代码的内存泄漏：
class Node {
public:
int data;
Node* next;
Node(int d) : data(d), next(nullptr) {}
};

void createList() {
Node* head = new Node(1);
head->next = new Node(2);
head->next->next = new Node(3);
// 使用链表…
}
4.优化以下代码的性能：
std::vector filterEven(const std::vector& nums) {
std::vector result;
for (size_t i = 0; i < nums.size(); ++i) {
if (nums[i] % 2 == 0) {
result.push_back(nums[i]);
}
}
return result;
}
5.分析以下死锁的原因：
std::mutex mtx1, mtx2;

void thread1() {
std::lock_guardstd::mutex lock1(mtx1);
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
std::lock_guardstd::mutex lock2(mtx2);
}

void thread2() {
std::lock_guardstd::mutex lock1(mtx2);
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
std::lock_guardstd::mutex lock2(mtx1);
}

四、编程题（20分）

1.实现一个支持超时获取的线程安全队列
要求：
支持push、try_pop、wait_and_pop、try_pop_for（带超时）
使用条件变量实现
异常安全
提供完整的类定义
template
class ThreadSafeQueue {
public:
void push(T value);
bool try_pop(T& value);
void wait_and_pop(T& value);
bool try_pop_for(T& value,
const std::chrono::milliseconds& timeout);
bool empty() const;
};

五、系统编程题（20分）

1.设计一个高性能日志系统
需求：
支持多日志级别（DEBUG, INFO, WARN, ERROR）
支持输出到控制台和文件
支持异步日志（不阻塞业务线程）
支持日志轮转（按大小或时间）
线程安全
请给出：
类图设计
关键数据结构
线程模型
性能优化考虑