# 【知識精講】C++程序是如何開發的 ## Part1 我們已經知道，程序語言可以分為**機器語言**，**匯編語言**和**高級語言** 三個層次——現階段我們人類開發者能夠直接編寫的是匯編語言和高級語言，絕大多數情況下用到的還是高級語言。 高級語言的語句是由一些英語單詞、數學公式等構成的——對于程序員來說，這些語句相對來說更淺顯易懂，但是機器本身卻只能識別 000 和 111 構成的二進制代碼（也叫**機器碼**）。那么，高級語言是怎么變成二進制代碼的呢？這中間就要有一個過程——需要一個“翻譯器”來幫助我們完成這些事情。 典型的機器碼如下圖所示——這里使用十六進制數表示二進制代碼：  ## Part2 具體地說，我們自己用高級語言寫的程序，稱為高級語言源程序，而將其轉化成二進制代碼之后的程序，稱為目標程序——它已經是完全的二進制機器指令了，這個過程稱為編譯。那么，是不是有目標程序就能直接運行了呢？我們需要考慮到，如果一個程序比較大的話，那么它可能要有多個模塊來協作——就算是簡單地向屏幕上輸出一個“Aloha Oe”，你也依然需要調用系統庫里定義好的輸出功能模塊。 所以，我們需要把所有需要的模塊都合并在一起，才能構成一個可以執行的程序——這個就是程序的鏈接過程，鏈接完成之后，才會得到一個可以執行的程序。那么，你肯定要問：編譯和鏈接過程該怎么進行呢？有一些專門的軟件可以完成這個過程，這些軟件被稱為**編譯器（Compiler）** 和**鏈接器（Linker）**。 在編譯和鏈接的過程中，都會對程序中的錯誤進行檢查——只有代碼準確無誤的程序才能編譯成功。如果代碼本身有錯誤的話編譯器就會報錯，如下圖所示。但是需要注意的是，編譯通過，并不代表程序本身是完全正確的——你仍然需要通過調試，確認程序可以正確地運行，才能說你的程序是準確無誤的。  ## Part3 除此之外，還有另一種與之類似的軟件，稱為**解釋器**——在介紹什么是“解釋器”之前，我們首先要知道“編譯型語言”與“解釋型語言”的差別。 所謂“編譯型語言”，指的是源程序的代碼寫好之后，編譯器直接把高級語言的源代碼編譯成二進制的機器碼，執行的時候直接運行機器碼就行了——這門課程學習的 C++ 語言，是一種典型的編譯型語言；而“解釋型語言”則與之不同，寫好的代碼不會馬上就被翻譯成機器碼，而是先保存成源程序的代碼文件——等到運行的時候，這些語句才會**由解釋器來一條一條地解釋執行**——很多腳本語言，比如 Python，都屬于解釋型語言。 一般而言，編譯型語言擁有更高的運行效率，而解釋型語言的可移植性更好——此外，還有一些介于兩者之間的語言，比如JAVA/C#，就是先編譯成某種“中間代碼”然后再交由不同平臺的虛擬機解釋執行的。 ## Part4 整個程序開發的過程，可以分為這樣的一個流程：設計數據結構與算法->源程序編輯->編譯與連接->測試->調試。 在看到這個流程之前，有的同學可能會覺得，要開發程序，就一定需要專用的“編程軟件”（學名叫做集成開發環境（Integrated Development Environment），簡稱 IDE ）才行，有的同學可能還見過 Visual C++ 6.0，或者 Dev-Cpp 之類的軟件。  一款經典的 IDE Code::Blocks 然而，所謂的 IDE ，其實就是把編輯器、編譯器和其他的一系列工具整合在一起的產物——毫無疑問，像 Microsoft Visual Studio 之類的先進的 IDE ，在開發很多大型軟件的時候，確實可以幾十上百倍地提高開發效率。但是實際上，IDE并不是編程活動的必需品——對于初學者來說，只要有用于寫代碼的文本編輯器，和用于編譯代碼的編譯器工具鏈，就已經足夠了。 ## Part5 這門課程使用 GNU C++ Compiler 編譯器（也叫 g++ ），它可以在幾乎所有主流的操作系統上運行——為了便于練習，我們建議大家在自己的電腦上安裝和配置相同的環境，然后搭配一款自己喜歡的文本編輯器使用。 Linux 和 Mac OS X 用戶可以使用 Vim 或者 Emacs 等，Windows 用戶可以選擇系統自帶的記事本（ Notepad ）或者第三方的 Notepad++ 。此外，你還可以選擇 Sublime Text，Atom 或者 Visual Studio Code 等跨平臺工具。這些工具本身各有千秋，如果可能，你都可以試一試，找到你最喜歡、用起來最順手的那個（編輯器沒有“最好”，只有“最適合你”，千萬不要太糾結）。  在Mac OS X 平臺下運行的 Visual Studio Code 最后，我們將向大家介紹如何在自己的電腦上編譯程序——學完一節代碼課之后，你試著在自己的電腦上編譯運行一下： ## Part6 首先，在文本編輯器中寫好代碼，然后保存——類似于 C 語言，所有 C++ 語言的代碼都是以`*.cpp`文件的形式保存在你的電腦上的。比如你寫了一個程序，想要命名為“AlohaOe”，那么這個文件的名字就是`AlohaOe.cpp`。接下來啟動你的操作系統自帶的控制臺（Terminal或者CMD），然后進入到文件所在目錄，輸入以下命令： ~~~ g++ AlohaOe.cpp -o AlohaOe ~~~ 其中，第一個參數代表要編譯的文件，`-o`代表輸出，最后一個參數代表你想要讓編譯器輸出可執行文件的名字——這里你可以隨意更改。如果你的程序沒有錯誤的話，那么這條命令執行之后就不會返回任何提示——反之則會報錯并指出你的程序在哪里出了偏差。編譯完成之后就可以試著運行你的程序了——在命令行中輸入`./AlohaOe`或者`AlohaOe`就可以直接啟動你已經編譯好的程序。