C++ - 簡單介紹

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#C++#初學#簡介

本文介紹 C++ 的歷史、特色、程式結構、流程圖與基本編譯執行方式。

目錄16 項

C++ 程式語言介紹

歷史

  1. C語言：1972年由丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie）在貝爾實驗室開發，是一種結構化程式語言。
  2. C++語言：1980年代由比雅尼·斯特勞斯特魯普（Bjarne Stroustrup）開始發展。
    • 將物件導向（Object-Oriented Programming, OOP）概念融入C語言。
    • 最初稱為「C with Classes」。

特色

C++ 是由 C 語言延伸而來的通用程式語言，具有以下主要特色：

  1. 向下相容 C 語言：
    • C++ 包含 C 語言的所有功能，幾乎所有的 C 程式碼都可以在 C++ 中執行。
  2. 物件導向程式設計（OOP）：
    • 封裝：將資料與操作資料的函式封裝成類別，保護資料並提高程式模組化。
    • 繼承：允許新類別基於現有類別擴展功能，實現程式碼重用。
    • 多型：同一操作可應用於不同類型的物件，增加程式靈活性。
  3. 靈活的流程控制：
    • 提供多種控制結構（如條件語句、迴圈），支援複雜的程式邏輯。
  4. 高效能與可攜性：
    • C++ 程式需經過編譯（Compile），執行效率高於直譯式語言（如 Basic）。
    • 可攜性佳，僅需少量修改即可在不同作業系統上執行。
  5. 程式碼重用：
    • 透過繼承與模板，程式碼可被重複使用，減少開發時間與成本。

流程圖

流程圖是用來表示程式執行流程的圖形化工具，常用於設計與理解程式邏輯。

1. 常用符號

符號形狀 意義
橢圓 程式開始或結束
矩形 處理步驟
菱形 條件判斷
箭頭 流程方向

2. 範例

以下是一個簡單流程圖，展示檢查數字是否為正數的邏輯：

開始 → 輸入數字 → 數字 > 0？ → 是：顯示「正數」 / 否：顯示「非正數」 → 結束

程式的編譯與執行

  1. 編譯：C++ 程式需透過編譯器轉換為機器碼，生成可執行檔案。
  2. 執行：執行編譯後的可執行檔案，顯示程式結果。
  3. 工具：常見編譯器包括 GCC、Clang、MSVC 等。

程式基本結構

1. 主函數 main()

  • 每個 C++ 程式必須有且僅有一個 main() 函數，作為程式執行入口。
  • 語法：
    int main() {
    // 程式碼
    return 0; // 表示程式正常結束
}
  • return 0 表示程式成功執行，非零值表示異常。

2. 預處理指令 #

  • 以 # 開頭的指令由前置處理器在編譯前處理。
  • 常見指令：
    • #include <iostream>：包含輸入輸出流相關函數。
    • #include <cstdlib>：包含標準函數庫（如 system()）。

3. 命名空間 std

  • std 是 C++ 標準庫的命名空間，包含 cin、cout 等功能。
  • 使用方式：
    • 直接使用：std::cout。
    • 宣告命名空間：using namespace std; 後可省略 std::。
    • 示例：
      #include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    cout << "Hello, World!" << endl;
    return 0;
}

4. 標頭檔（Header Files）

  • 標頭檔包含函數、類別等定義，位於程式碼開頭。
  • 比較：
    狀態 範例
    含括前 無法使用 cout、cin 等功能
    含括後 可使用標準庫功能，如 std::cout << "Hello";

5. 註解

  • 註解用於說明程式邏輯或暫時停用程式碼，不會被編譯。
  • 類型：
    • 單行註解：// 這是單行註解
    • 多行註解：
      /* 這是
   多行註解 */

6. 大括號與區塊

  • 區塊由 { 開始，} 結束，包含一組指令。
  • 每條指令以分號 ; 結尾。

7. 暫停指令 system("pause")

  • 用途：在程式結束前暫停，允許使用者查看執行結果。
  • 語法：
    system("pause"); // 等待使用者按鍵後關閉視窗
  • 注意：僅適用於 Windows 環境，其他系統可能需要替代方案（如 cin.get()）。

錯誤分類

  1. 語法錯誤（Syntax Error）：
    • 程式碼不符合 C++ 語法規則，如缺少分號、括號不匹配。
    • 範例：cout << "Hello"（缺少 ;）。
  2. 語意錯誤（Semantic Error）：
    • 語法正確，但執行結果不符合預期。
    • 範例：計算 a + b 時，誤用 a - b。

ANSI/ISO C++ 標準

C++ 標頭檔類型：

  1. C 語言標頭檔：以 .h 結尾（如 <stdio.h>）。
  2. C++ 標頭檔：以 .h 結尾（如 <iostream.h>，早期使用）。
  3. 新標準標頭檔：無副檔名（如 <iostream>）。
  4. C 語言移植標頭檔：無副檔名，字首加 c（如 <cstdio>）。

新版 C++ 需使用 using namespace std; 來指定命名空間。

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