C++程序设计-大模型思维与实践课件 第01章 绪论

第一章绪论C++程序设计——大模型思维与实践C++简介面向过程编程与面向对象编程大语言模型介绍信息的表示与存储本章小结01020304053想象一下，你每天要处理成堆的表格数据，手动统计、分类、计算，累得头晕眼花还容易出错。如果你懂编程，就能写个“自动化小秘书”，让电脑帮你完成这些重复劳动。再比如，你突然有个想法:“要是能开发个APP提醒我按时学习，或者做个小游戏和朋友一起玩该多有趣！”天气提醒、照片备份、股票自动交易、智能家居、自动驾驶......编程就是把这些想法变成现实的魔法棒！程序设计概述4计算机由硬件和软件两个部分组成硬件是计算机的物理构成，是看得见、摸得着的部分。软件包含计算机程序和文档，是计算机的“灵魂”。计算机的“身体”部分——硬件“大脑”——CPU（中央处理器）“记忆库”——存储器内存：相当于人的头脑记忆，访问速度快但容量小外存：例如硬盘、光盘等，就像人记录在纸上的档案库，容量大但访问速度慢“五官”——输入输出设备计算机的“灵魂”部分——软件“管家”——操作系统“工具”——应用软件计算机组成5类比编辑照片：先从外存（硬盘）将照片读入到内存中CPU对照片进行处理最后再存回到外存教师批阅试卷：将试卷（外存）的内容通过眼睛（输入设备）读入到大脑（内存）经过思考（CPU处理），得到分数将分数写（输出）到试卷上计算机组成计算机的硬件和软件就像人的身体和灵魂，硬件提供物理基础，软件提供智能指挥。软件是一系列人类下达给计算机的指令，使得计算机能完成指定的任务。这些指令可以使用各种语言编写。6机器语言指令，是由一系列二进制代码组成的指令集。这些指令集是硬件能够直接理解和执行的唯一“语言”。

高级语言，作为人类与计算机沟通的桥梁，具有更高的抽象层次和可读性，接近于人的自然语言和数学语言。分别用机器语言（以二进制形式表示）和C++高级语言计算5+3的和。x86机器语言代码片段：1011100000000101000000000000000000000000100000111100000000000011C++高级语言代码片段：inta=5;intb=3;intsum;sum=a+b;机器语言VS高级语言理解和编写困难易于编写和理解，代码可读性高且易于维护。7计算机仅能解读和执行由二进制指令构成的机器语言。编译程序（即编译器）作为转换工具，将人类以C++编写的代码（称为源代码），准确无误地翻译成计算机能够直接识别并执行的机器语言代码。

编译过程是将源代码转换成计算机可以直接理解的机器代码的过程。常见的C++编译器：G++开源、免费，支持多种编程语言和操作系统（如Linux、Unix、Windows）。跨平台性好，具有高度的可移植性。内置多种优化策略，可根据不同的编译选项进行优化。功能丰富，支持广泛的编译选项和扩展功能。MicrosoftVisualC++(MSVC)专为微软的VisualStudio设计的C++编译器。集成在VisualStudio中，提供了强大的IDE支持，便于开发和调试。针对Windows平台进行了优化，提供了丰富的开发工具和库。编译过程8操作系统C++语言高效的内存管理能力和对底层硬件的直接访问特性，使其在操作系统开发中占据举足轻重的地位。嵌入式系统嵌入式系统(如智能家居设备、汽车电子系统、工业控制系统等)对性能和资源利用有严格要求，需要在有限的硬件资源上实现复杂的功能。服务器系统服务器需要实现高并发、低延迟的数据处理和传输。求职面试C++的基础知识和应用技能在求职面试中占据重要地位。C++的应用9TIOBE编程语言排行榜10

C++的起源作为C语言的拓展，引入面向对象编程早期发展（C++98）核心特性完善：面向对象、模版编程、异常处理标准库扩展，支持复杂开发

C++的新时代（C++11）重大变革：自动类型推导、智能指针、lambda表达式提升易用性与效率持续优化（C++14、C++17、C++20、C++23）结构化绑定、并行算法协程、范围等高级功能C++的发展11

C++兼容C语言设计之初：充分考虑了与C语言的兼容性大部分C语言代码可在C++编译器下直接编译运行节省开发时间，允许C代码库在C++项目中复用新标准兼容旧标准新标准可编译旧标准代码，逐步迁移无需修改C++的兼容性12普通汽车：面向过程编程的缩影驾驶场景：手动操作，如转弯需反复转动方向盘，减速要精准踩刹车并判断时机​。每一个操作（如转动方向盘、踩刹车）以及操作结果的判断（如速度是否达到目标）都需要你亲自完成。编程逻辑：代码由过程/函数组成，程序员手动控制函数调用、数据流与控制流​缺点：代码冗长、难维护，需求变更时修改成本高​

智能汽车：面向对象编程的典范驾驶场景：下达高级指令，如“转90度弯”或“减速到20码”​“智能”体现在对象（如智能汽车）的封装上。对象是类的实例，类定义了对象的属性（如速度、里程数、油量、电量等）和方法（如转弯、减速、加速等成员函数）。对象的方法是它提供给用户的操作指令（如“启动”“加速”“转弯”等），通过调用这些指令即可让汽车执行相应动作属性用于观察对象内部状态，如“当前速度”“剩余油量”“行驶里程”等。面向对象编程的优势在于其封装性、继承性和多态性。面向过程编程与面向对象编程13ChatGPT作为大语言模型的佼佼者，其技术架构和算法设计均达到了业界领先水平。国产大语言模型也纷纷涌现：百度的文心一言、阿里的通义千问、科大讯飞的讯飞星火、月之暗面的Kimi、清华智谱的智谱清言、深度求索的DeepSeek等能够更好地适应中国用户的语言习惯和需求大语言模型的主要功能：智能对话

文本创作

数理逻辑推算

代码生成翻译服务数据可视化大语言模型14

编程助手能作为插件嵌入到C/C++开发工具中，极大提高开发效率。

代表：GitHubCopilot和国内领先的阿里通义灵码、百度Comate、清华智谱CodeGeeX、以及科大讯飞iFlyCode等依托大模型：Copilot依靠ChatGPT，国内助手依靠各公司大模型功能及特点：智能代码补全：根据用户输入的关键词或代码片段，实时生成完整的代码行或函数。多语言支持：支持Python、Java、JavaScript等多种语言。实时反馈与错误检查：实时分析代码质量，提供修复建议。集成开发环境(IDE)支持：支持VisualStudio、JetBrains系列等主流IDE。持续学习和优化：AI助手随着时间推移和用户反馈不断提升。

AI编程助手15大模型并非在所有情况下都完全可靠！

大语言模型基于深度学习技术构建，通过大量训练，学习到语言的统计规律和模式。这种依赖训练数据的学习方式带来了一些固有问题：（1）对训练数据的强依赖性生成文本质量很大程序取决于训练数据的质量和多样性训练数据中的偏差可能导致输出不准确内容（2）处理复杂语境的局限性自然语言充满了复杂性和歧义性，在处理复杂语境时可能生成不合理的文本例如，模型无法完全理解隐喻、讽刺等复杂表达可靠性问题16具体案例分析提问1：9.11和9.9谁大提问2：请从数字角度比较9.11和9.9大小上表结果仅为了表明大语言模型的回答可能出错，不用于对比各模型的优劣。当问题表述更加明确时，大语言模型给出正确答案的几率会得到显著提高。大语言模型网址见备注17理论学习方面：保持批判性思维使用大语言模型的输出时，不能盲目接受其答案，而应该以一种审慎和质疑的态度来对待。编程实践方面：测试为了确保大语言模型生成的代码的准确性和可靠性，应该设计相关的测试用例，并进行系统的测试和验证。应对策略18信息的表示与存储本节介绍进制、进制转换和二进制的存储三个方面。如果对于以下概念不清晰，请学习相关进阶内容：二进制的位权N（二、