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整本书测试_20道多选+10道设计_《C++ Templates》notes

news 来源：原创 2025/4/27 9:44:11

完整答案，稍后给出

多选题目

关于模板参数类型推导，以下哪些说法正确？
A. 当模板参数作为函数参数按值传递时允许数组到指针的隐式转换
B. 按引用传递的模板参数会保留const限定符
C. 模板参数类型推导不考虑返回类型
D. 显式指定部分模板参数时必须从左到右连续指定
关于可变参数模板，正确的是？
A. sizeof…(Args) 可以获取模板参数包的元素数量
B. 折叠表达式仅支持二元运算符
C. 参数包展开时可以使用任意表达式模式
D. 参数包必须在参数列表最右端
类模板特化与偏特化的区别在于：
A. 偏特化必须保留至少一个模板参数
B. 全特化需要template<>前缀
C. 偏特化可以针对指针类型
D. 全特化可以修改成员函数的签名
关于SFINAE，正确的有？
A. 替换失败不会导致编译错误
B. 只能通过enable_if使用
C. 可用于函数模板重载决议
D. decltype表达式可能触发SFINAE
类模板参数推导规则：
A. 构造函数参数类型参与推导
B. 用户定义的推导指南优先于自动推导
C. 聚合类模板支持参数推导
D. 推导时忽略隐式转换
关于模板元编程，正确的有：
A. constexpr函数可以替代部分模板元编程
B. 类型特征(type traits)依赖模板特化
C. 递归实例化深度受编译器限制
D. 编译时if会阻止模板实例化
模板的实例化时机会是：
A. 显式实例化声明时
B. 首次使用时隐式实例化
C. 成员函数只有在被调用时实例化
D. 虚函数模板允许存在
关于移动语义与完美转发：
A. 通用引用必须用T&&声明
B. std::forward保持值类别
C. 移动构造函数应声明为noexcept
D. 完美转发需要引用折叠规则
关于类型别名，正确的有：
A. using可以定义模板别名
B. typedef支持模板别名
C. 尾置返回类型使用类型推导
D. _t后缀的类型特征需要显式::type
模板的ODR规则要求：
A. 跨TU的相同实例化必须一致
B. 显式特化声明必须在使用前可见
C. 内联函数模板允许多次定义
D. 模板参数名称必须相同
关于概念(concepts)，正确的有：
A. 可以约束模板参数类型
B. requires子句参与重载决议
C. 替代SFINAE的更清晰方式
D. 支持类型特征的逻辑组合
模板特化的匹配规则：
A. 偏特化比主模板优先
B. 非模板函数优先于模板
C. 更特殊的模板优先
D. 参数完全匹配优先推导
关于可变参数模板展开，正确的是：
A. 可以在using声明中展开
B. 支持嵌套参数包展开
C. 零长度包展开有效
D. 函数参数包必须最后出现
模板的编译时计算包括：
A. constexpr变量
B. 模板递归实例化
C. if constexpr条件分支
D. 折叠表达式求值
关于模板友元，正确的有：
A. 可以声明模板为友元
B. 友元声明影响ADL查找
C. 特化的友元需要前向声明
D. 友元函数可以定义在类内
模板参数类型的有效选项：
A. 包含auto的非类型参数
B. 浮点类型的非类型参数
C. 类类型的非类型参数
D. 字符串字面量的引用参数
模板的实例化控制方法：
A. extern模板声明
B. explicit实例化定义
C. inline函数模板
D. 匿名命名空间
关于模板参数推导：
A. 转发引用保持值类别
B. 数组参数推导为指针
C. auto类型推导规则相同
D. 显式参数必须完全指定
模板元编程的典型应用：
A. 类型特征检查
B. 编译期数值计算
C. 代码生成优化
D. 动态多态实现
关于CRTP模式，正确的有：
A. 基类使用派生类作为模板参数
B. 实现静态多态
C. 避免虚函数开销
D. 支持混入接口

答案与解析

ABC
A正确（数组退化为指针属于decay）；B正确（引用传递保留const）；C正确（返回类型不参与推导）；D错误（显式参数可间隔指定）
AC
A正确；B错误（支持一元形式）；C正确（如(print(args), …)；D错误（包可出现在中间）
ABCD
所有选项均为模板特化的正确描述
ACD
B错误（可用其他方式如返回类型）
ABCD
全部符合C++17推导规则
ABC
D错误（不影响实例化，仅代码排除）
ABC
D错误（虚函数不能是模板）
BCD
A错误（需要类型推导上下文）
AC
B错误（typedef不支持）；D错误（_t已处理::type）
ABC
D错误（参数名不影响ODR）
ABCD
全部为概念的正确特性
ABC
D错误（可能存在类型转换）
ABC
D错误（函数参数包可非结尾）
ABCD
全部属于编译时计算手段
ABCD
均符合友元模板规则
AD
B错误（C++20前不允许）；C错误（需literal type）
AB
C控制链接性；D用于避免符号冲突
ABC
D错误（C++17允许部分推导）
ABC
D属于动态多态范畴
ABCD
全部为CRTP的正确描述

10道C++模板高级编程题目

题目1：变参模板求和

要求：使用折叠表达式实现编译时变参模板求和函数，支持整数、浮点数、字符串拼接

题目2：SFINAE类型检查

要求：实现is_iterable类型特征，检查类型是否支持begin()和end()方法

题目3：完美转发工厂

要求：实现通用工厂函数make()，支持任意参数构造对象并返回shared_ptr

题目4：编译时字符串处理

要求：设计编译时字符串类CompileString，支持拼接、长度获取和下标访问

题目5：CRTP数学向量

要求：使用CRTP实现数学向量类模板，支持元素级运算符重载

题目6：变参模板索引访问

要求：实现Tuple类模板及其get<N>()访问方法，支持编译时类型检查

题目7：类型列表反转

要求：实现编译时类型列表TypeList及其反转算法Reverse

题目8：条件排序策略

要求：使用模板特化实现排序策略选择（快速排序/冒泡排序），基于类型特征

题目9：多维数组生成器

要求：实现NDArray<N,T>类模板，生成N维数组并支持编译时维度检查

题目10：异常安全资源管理

要求：设计模板类ScopeGuard，支持RAII模式和不同清理策略

题目答案与解析

题目1答案：变参模板求和

#include <iostream>
#include <string>

template <typename... Ts>
auto sum(Ts... args) {
    return (... + args); // 折叠表达式求和
}

template <typename... Ts>
std::string concat(Ts&&... args) {
    return (std::string{} + ... + args); // 字符串拼接
}

int main() {
    // 测试整数求和
    std::cout << sum(1, 2, 3) << "\n";        // 6
    std::cout << sum(1.5, 2.5, 3.5) << "\n"; // 7.5

    // 测试字符串拼接
    std::cout << concat("Hello", " ", "World") << "\n"; // Hello World
    std::cout << concat("C++", " ", "Templates") << "\n"; // C++ Templates
}

题目2答案：SFINAE类型检查

#include <iostream>
#include <type_traits>
#include <vector>

template <typename T, typename = void>
struct is_iterable : std::false_type {};

template <typename T>
struct is_iterable<T, std::void_t<
    decltype(std::declval<T>().begin()),
    decltype(std::declval<T>().end())>>
    : std::true_type {};

template <typename T>
constexpr bool is_iterable_v = is_iterable<T>::value;

int main() {
    std::cout << std::boolalpha;
    std::cout << is_iterable_v<std::vector<int>> << "\n"; // true
    std::cout << is_iterable_v<int> << "\n";              // false
    struct Test { void begin(); void end(); };
    std::cout << is_iterable_v<Test> << "\n";             // true
}

题目3答案：完美转发工厂

#include <memory>

template <typename T, typename... Args>
auto make(Args&&... args) {
    return std::make_shared<T>(std::forward<Args>(args)...);
}

struct Point {
    int x, y;
    Point(int a, int b) : x(a), y(b) {}
};

int main() {
    auto p = make<Point>(3, 4);
    std::cout << p->x << "," << p->y << "\n"; // 3,4
}