2025年面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計題庫及答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.以下關(guān)于類（Class）和對象（Object）的描述，錯誤的是（）A.類是對象的抽象，對象是類的實(shí)例B.一個類可以創(chuàng)建多個對象C.類的成員變量必須在聲明時初始化D.類的成員函數(shù)可以在類外定義答案：C解析：類的成員變量可以在聲明時初始化（C++11支持），也可以通過構(gòu)造函數(shù)初始化，并非必須在聲明時初始化。2.在C++中，類的默認(rèn)訪問權(quán)限是（）A.publicB.protectedC.privateD.internal答案：C解析：C++中類（class）的成員默認(rèn)訪問權(quán)限為private，結(jié)構(gòu)體（struct）默認(rèn)public。3.以下關(guān)于構(gòu)造函數(shù)的描述，錯誤的是（）A.構(gòu)造函數(shù)可以重載B.構(gòu)造函數(shù)不能有返回值C.派生類構(gòu)造函數(shù)會自動調(diào)用基類無參構(gòu)造函數(shù)D.構(gòu)造函數(shù)可以被顯式調(diào)用答案：D解析：構(gòu)造函數(shù)在對象創(chuàng)建時自動調(diào)用，不能通過對象名顯式調(diào)用（拷貝構(gòu)造函數(shù)在某些場景如函數(shù)傳值時隱式調(diào)用，但直接調(diào)用會生成臨時對象）。4.以下哪項是實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時多態(tài)的必要條件？（）A.函數(shù)重載B.虛函數(shù)C.模板D.友元函數(shù)答案：B解析：運(yùn)行時多態(tài)通過虛函數(shù)（virtualfunction）和基類指針/引用調(diào)用派生類對象實(shí)現(xiàn)。5.在Java中，一個類最多可以繼承（）個直接父類？A.0B.1C.任意多個D.2答案：B解析：Java不支持多繼承（C++支持），但可以通過接口（interface）實(shí)現(xiàn)類似效果。6.以下關(guān)于析構(gòu)函數(shù)的描述，正確的是（）A.析構(gòu)函數(shù)可以有參數(shù)B.一個類可以有多個析構(gòu)函數(shù)C.派生類析構(gòu)函數(shù)執(zhí)行時會自動調(diào)用基類析構(gòu)函數(shù)D.析構(gòu)函數(shù)在對象創(chuàng)建時調(diào)用答案：C解析：析構(gòu)函數(shù)無參數(shù)、無返回值，一個類僅有一個；對象銷毀時調(diào)用，派生類析構(gòu)函數(shù)執(zhí)行完畢后自動調(diào)用基類析構(gòu)函數(shù)（與構(gòu)造順序相反）。7.在C++中，虛函數(shù)表（vtable）存儲的是（）A.類的靜態(tài)成員變量B.虛函數(shù)的地址C.對象的成員變量D.類的元信息答案：B解析：虛函數(shù)表是類級別的結(jié)構(gòu)，每個包含虛函數(shù)的類生成一個vtable，存儲該類所有虛函數(shù)的入口地址。8.以下代碼中，調(diào)用print()時輸出的結(jié)果是（）```cppclassA{public:voidprint(){cout<<"A";}};classB:publicA{public:voidprint(){cout<<"B";}};intmain(){Aa=B();a.print();}```A.AB.BC.編譯錯誤D.運(yùn)行時錯誤答案：A解析：對象切片（ObjectSlicing）發(fā)生，基類對象a僅保留B對象中屬于A的部分，調(diào)用的是A類的print()。9.在Python中，以下哪個特殊方法用于實(shí)現(xiàn)“對象被刪除時的清理操作”？（）A.__init__()B.__del__()C.__str__()D.__repr__()答案：B解析：__init__是構(gòu)造方法，__del__是析構(gòu)方法，__str__是字符串表示（print時調(diào)用），__repr__是詳細(xì)字符串表示（交互環(huán)境直接輸入對象時調(diào)用）。10.以下關(guān)于抽象類的描述，錯誤的是（）A.抽象類不能實(shí)例化B.抽象類必須包含純虛函數(shù)C.派生類必須實(shí)現(xiàn)基類的所有純虛函數(shù)才能實(shí)例化D.C++中通過在虛函數(shù)聲明后加“=0”定義純虛函數(shù)答案：B解析：C++中抽象類是包含至少一個純虛函數(shù)的類，但抽象類本身可以有非純虛函數(shù)；若一個類繼承抽象類但未實(shí)現(xiàn)所有純虛函數(shù)，則它仍是抽象類。二、填空題（每空2分，共20分）1.面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的三大核心特性是____、____、____。答案：封裝、繼承、多態(tài)2.在C++中，用于限制類成員只能在類內(nèi)部或友元中訪問的關(guān)鍵字是____。答案：private3.構(gòu)造函數(shù)的名稱必須與____相同，析構(gòu)函數(shù)的名稱是在類名前加____符號。答案：類名、~（波浪線）4.Java中使用____關(guān)鍵字聲明接口，C++中通過____實(shí)現(xiàn)接口（填寫特性）。答案：interface、純虛函數(shù)5.多態(tài)分為編譯時多態(tài)和運(yùn)行時多態(tài)，其中編譯時多態(tài)通過____實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行時多態(tài)通過____實(shí)現(xiàn)。答案：函數(shù)重載（或運(yùn)算符重載）、虛函數(shù)6.在Python中，類的成員變量分為實(shí)例變量和類變量，類變量需要通過____或____訪問。答案：類名、實(shí)例對象（注：實(shí)例對象訪問類變量時可能覆蓋）三、簡答題（每題8分，共40分）1.說明“封裝（Encapsulation）”的含義及其作用。答案：封裝是將數(shù)據(jù)（屬性）和操作數(shù)據(jù)的方法（方法）綁定在一起，通過訪問控制（如public、private、protected）限制外部直接訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)，僅暴露必要的接口。作用：-保護(hù)數(shù)據(jù)安全：防止外部代碼隨意修改內(nèi)部狀態(tài)。-降低耦合：隱藏實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，外部只需通過接口交互，便于維護(hù)和修改。-提高代碼模塊化：符合“高內(nèi)聚、低耦合”設(shè)計原則。2.比較“重載（Overload）”和“重寫（Override）”的區(qū)別（需說明適用場景、語法要求）。答案：|特征|重載（Overload）|重寫（Override）||-||||定義|同一作用域內(nèi)，函數(shù)名相同但參數(shù)列表不同|派生類中重新定義基類虛函數(shù)||作用域|同一類或命名空間內(nèi)|基類與派生類之間||參數(shù)要求|參數(shù)類型、個數(shù)或順序不同|與基類虛函數(shù)參數(shù)完全一致||返回值|可不同（C++中僅返回值不同不構(gòu)成重載）|必須與基類虛函數(shù)返回值相同（或協(xié)變）||關(guān)鍵字|無|需基類函數(shù)聲明為virtual（C++）或@override（Java）||實(shí)現(xiàn)多態(tài)類型|編譯時多態(tài)（靜態(tài)綁定）|運(yùn)行時多態(tài)（動態(tài)綁定）|示例（C++）：```cpp//重載classMath{public:intadd(inta,intb){returna+b;}doubleadd(doublea,doubleb){returna+b;}//參數(shù)類型不同};//重寫classAnimal{public:virtualvoidsound(){cout<<"Animalsound";}};classDog:publicAnimal{public:voidsound()override{cout<<"Woof";}//重寫基類虛函數(shù)};```3.解釋“虛函數(shù)表（vtable）”的作用，并說明為什么基類析構(gòu)函數(shù)需要聲明為虛函數(shù)。答案：虛函數(shù)表（vtable）是編譯器為每個包含虛函數(shù)的類生成的一個函數(shù)指針數(shù)組，存儲該類所有虛函數(shù)的入口地址。每個對象的內(nèi)存布局中包含一個指向?qū)?yīng)vtable的指針（vptr），當(dāng)通過基類指針調(diào)用虛函數(shù)時，實(shí)際通過vptr找到派生類的vtable，從而調(diào)用正確的函數(shù)實(shí)現(xiàn)?；愇鰳?gòu)函數(shù)聲明為虛函數(shù)的原因：當(dāng)通過基類指針刪除派生類對象時（如`Basep=newDerived();deletep;`），若基類析構(gòu)函數(shù)非虛，則編譯器會靜態(tài)綁定到基類析構(gòu)函數(shù)，僅釋放基類部分內(nèi)存，導(dǎo)致派生類析構(gòu)函數(shù)未被調(diào)用，產(chǎn)生內(nèi)存泄漏。聲明為虛函數(shù)后，通過vtable動態(tài)綁定到派生類析構(gòu)函數(shù)，確保派生類和基類的析構(gòu)函數(shù)依次執(zhí)行（派生類先析構(gòu)，基類后析構(gòu)）。4.簡述Java中接口（Interface）與抽象類（AbstractClass）的區(qū)別（至少列出4點(diǎn)）。答案：-成員類型：接口中只能定義publicstaticfinal常量和publicabstract方法（Java8后支持default方法）；抽象類可包含普通成員變量、具體方法、構(gòu)造函數(shù)。-繼承關(guān)系：類只能繼承一個抽象類，但可實(shí)現(xiàn)多個接口。-設(shè)計目的：接口強(qiáng)調(diào)“行為規(guī)范”（whattodo），抽象類強(qiáng)調(diào)“公共實(shí)現(xiàn)”（howtodo）。-訪問權(quán)限：接口方法默認(rèn)public（Java9前不能有private方法）；抽象類方法可聲明為private、protected、public。-構(gòu)造函數(shù)：接口無構(gòu)造函數(shù)；抽象類可以有構(gòu)造函數(shù)（用于派生類初始化）。5.說明C++中“友元（Friend）”的作用及潛在問題。答案：友元機(jī)制允許類或函數(shù)訪問另一個類的私有（private）和保護(hù)（protected）成員，打破了封裝性。作用包括：-實(shí)現(xiàn)高效的操作符重載（如`operator<<`需要訪問類的私有成員）。-兩個類需要緊密協(xié)作時共享內(nèi)部數(shù)據(jù)（如鏈表節(jié)點(diǎn)類與鏈表管理類）。潛在問題：-破壞封裝性：友元可以直接訪問私有成員，削弱了類的信息隱藏，增加了代碼耦合。-可維護(hù)性下降：友元關(guān)系需謹(jǐn)慎設(shè)計，過多友元會導(dǎo)致類的接口不清晰，修改私有成員可能影響所有友元。-不符合OOP原則：友元是一種“特權(quán)訪問”，應(yīng)盡量少用（優(yōu)先通過公有接口交互）。四、程序設(shè)計題（共20分）題目：設(shè)計一個圖形處理系統(tǒng)，要求如下：1.定義抽象基類`Shape`，包含純虛函數(shù)`doublearea()`（計算面積）和`doubleperimeter()`（計算周長）。2.派生`Circle`（圓）和`Rectangle`（矩形）兩個具體類，實(shí)現(xiàn)基類的純虛函數(shù)。3.`Circle`類包含半徑`radius`成員變量，`Rectangle`類包含長`length`和寬`width`成員變量。4.主函數(shù)中創(chuàng)建`Circle`和`Rectangle`對象，通過基類指針數(shù)組存儲這些對象，遍歷數(shù)組調(diào)用`area()`和`perimeter()`輸出結(jié)果。5.要求處理可能的非法輸入（如半徑或長寬為負(fù)數(shù)），通過異常機(jī)制拋出并捕獲。解答（C++實(shí)現(xiàn)）：```cppinclude<iostream>include<vector>include<stdexcept>//用于異常類usingnamespacestd;//抽象基類ShapeclassShape{public:virtualdoublearea()const=0;//純虛函數(shù)：面積virtualdoubleperimeter()const=0;//純虛函數(shù)：周長virtual~Shape()=default;//虛析構(gòu)函數(shù)，確保正確釋放派生類對象};//圓類classCircle:publicShape{private:doubleradius;public:Circle(doubler){if(r<=0){throwinvalid_argument("Radiusmustbepositive.");}radius=r;}doublearea()constoverride{return3.14159radiusradius;}doubleperimeter()constoverride{return23.14159radius;}};//矩形類classRectangle:publicShape{private:doublelength;doublewidth;public:Rectangle(doublel,doublew){if(l<=0||w<=0){throwinvalid_argument("Lengthandwidthmustbepositive.");}length=l;width=w;}doublearea()constoverride{returnlengthwidth;}doubleperimeter()constoverride{return2(length+width);}};intmain(){vector<Shape>shapes;//基類指針數(shù)組try{//創(chuàng)建Circle對象（半徑5）Shapec=newCircle(5.0);shapes.push_back(c);//創(chuàng)建Rectangle對象（長4，寬3）Shaper=newRectangle(4.0,3.0);shapes.push_back(r);//嘗試創(chuàng)建非法Circle（半徑-1）//Shapeinvalid_c=newCircle(-1.0);//會拋出異常}catch(constinvalid_argument&e){cerr<<"Error:"<<e.what()<<endl;//清理已創(chuàng)建的對象（避免