程式結構

學習一門程式語言最好的方法就是編寫程式。通常，初學者編寫的第一個程式叫作“Hello World”，它只會在你的電腦螢幕上打印出“Hello World”。雖然這個程式非常簡單，但它包含了 C++ 程式所擁有的所有基本元件。

 
// my first program in C++
#include <iostream>

int main()
{
  std::cout << "Hello World!";
}
 
Hello World!

上方左側面板顯示了該程式的 C++ 程式碼。右側面板顯示了程式由計算機執行後的結果。面板左側的灰色數字是行號，方便討論程式和研究錯誤。它們不是程式的一部分。

讓我們逐行研究這個程式：

第 1 行：// my first program in C++
兩個斜槓符號表示該行餘下的部分是程式設計師插入的註釋，它對程式的行為沒有影響。程式設計師使用註釋來對程式碼或程式進行簡短的解釋或說明。在這裡，它是一個對程式的簡要介紹。

第 2 行：#include <iostream>
以井號（#）開頭的行是由所謂的預處理器讀取和解釋的指令。它們是在程式本身開始編譯之前被解釋的特殊行。在這裡，指令 #include <iostream> 指示預處理器包含一段名為標頭檔案 iostream 的標準 C++ 程式碼，該程式碼允許執行標準的輸入和輸出操作，例如將本程式的輸出（Hello World）寫入螢幕。

第 3 行：一個空行。
空行對程式沒有影響。它們只是提高了程式碼的可讀性。

第 4 行：int main ()
這一行開始了一個函式的宣告。本質上，函式是一組被賦予名稱的程式碼語句：在這裡，它將緊隨其後的程式碼語句組命名為“main”。函式將在後面的章節中詳細討論，但基本上，它們的定義由一個型別（int）、一個名稱（main）和一對圓括號（()）依次構成，括號內可以任選地包含引數。

名為 main 的函式在所有 C++ 程式中都是一個特殊的函式；它是程式執行時被呼叫的函式。所有 C++ 程式的執行都從 main 函式開始，無論該函式在程式碼中的實際位置在哪裡。

第 5 行和第 7 行：{ 和 }
第 5 行的左大括號（{）表示 main 函式定義的開始，第 7 行的右大括號（}）表示其結束。這兩個大括號之間的所有內容都是函式體，它定義了當 main 被呼叫時會發生什麼。所有函式都使用大括號來表示其定義的開始和結束。

第 6 行：std::cout << "Hello World!";
這一行是一個 C++ 語句。語句是可以實際產生某種效果的表示式。它是程式的核心，規定了程式的實際行為。語句按照它們在函式體中出現的順序執行。

該語句有三個部分：首先，std::cout，它標識了標（standard）準（dard）字（character）符（output）輸出裝置（通常是電腦螢幕）。其次，是插入運算子（<<），它表示後面的內容被插入到 std::cout 中。最後，引號內的句子（"Hello world!"），是插入到標準輸出中的內容。

請注意，該語句以分號（;）結尾。這個字元標誌著語句的結束，就像英文中的句號結束一個句子一樣。所有 C++ 語句都必須以分號字元結束。C++ 中最常見的語法錯誤之一就是忘記用分號結束語句。

你可能已經注意到，並非這個程式的所有行在程式碼執行時都會執行操作。有一行包含註釋（以 // 開頭）。有一行是給預處理器的指令（以 # 開頭）。有一行定義了一個函式（在此例中是 main 函式）。最後，還有一行是以分號結尾的語句（向 cout 插入內容），它位於 main 函式的大括號（{ }）界定的程式碼塊內。

為了方便人類閱讀和理解，該程式被組織成不同的行並進行了適當的縮排。但 C++ 對於縮排或如何將指令拆分到不同行並沒有嚴格的規定。例如，我們本可以寫成：

1
2
3
4
 
int main ()
{
  std::cout << " Hello World!";
}

我們本可以寫成：
1
 
int main () { std::cout << "Hello World!"; }

全部寫在一行，這與前面的程式碼具有完全相同的含義。

在 C++ 中，語句之間的分隔是用結尾的分號（;）來指定的，將其分成不同的行對此目的而言根本不重要。許多語句可以寫在一行，或者每個語句可以單獨佔一行。將程式碼分成不同的行僅僅是為了讓閱讀它的人類覺得更易讀、更清晰，但對程式的實際行為沒有影響。

現在，讓我們為我們的第一個程式新增一個額外的語句：

 
// my second program in C++
#include <iostream>

int main ()
{
  std::cout << "Hello World! ";
  std::cout << "I'm a C++ program";
}
 
Hello World! I'm a C++ program

在這種情況下，程式在兩個不同的語句中向 std::cout 執行了兩次插入操作。再次強調，將程式碼分成不同的行僅僅是為了提高程式的可讀性，因為 main 函式完全可以有效地定義成這樣：

1
 
int main () { std::cout << " Hello World! "; std::cout << " I'm a C++ program "; }

原始碼也可以被分成更多的程式碼行：

1
2
3
4
5
6
7
 
int main ()
{
  std::cout <<
    "Hello World!";
  std::cout
    << "I'm a C++ program";
}

其結果與前面的例子也完全相同。

預處理器指令（以 # 開頭的那些）不屬於這個通用規則，因為它們不是語句。它們是在正式編譯開始之前由預處理器讀取和處理的行。預處理器指令必須單獨佔用一行，並且因為它們不是語句，所以不必以分號（;）結尾。

註釋

如上所述，註釋不影響程式的操作；然而，它們提供了一個重要的工具，可以直接在原始碼中記錄程式的功能和執行方式。

C++ 支援兩種註釋程式碼的方式：

1
2
 
// line comment
/* block comment */

第一種，稱為行註釋，會忽略從雙斜槓符號（//）出現處到該行末尾的所有內容。第二種，稱為塊註釋，會忽略從 /* 字元到首次出現的 */ 字元之間的所有內容，並且可以包含多行。

讓我們為我們的第二個程式添加註釋：

 
/* my second program in C++
   with more comments */

#include <iostream>

int main ()
{
  std::cout << "Hello World! ";     // prints Hello World!
  std::cout << "I'm a C++ program"; // prints I'm a C++ program
}
 
Hello World! I'm a C++ program

如果在程式的原始碼中包含了註釋，但沒有使用註釋字元組合 //、/* 或 */，編譯器會把它們當作 C++ 表示式，這極有可能導致編譯失敗並出現一個或多個錯誤資訊。

使用名稱空間 std

如果你以前見過 C++ 程式碼，你可能見過使用 cout 而不是 std::cout 的情況。兩者都指向同一個物件：前者使用其非限定名稱（cout），而後者則直接在名稱空間 std 中對其進行限定（如 std::cout）。

cout 是標準庫的一部分，標準 C++ 庫中的所有元素都在一個所謂的名稱空間（namespace）中宣告：即名稱空間 std。

為了引用 std 名稱空間中的元素，程式要麼對庫中元素的每一次使用都進行限定（就像我們透過在 cout 前加上 std:: 所做的那樣），要麼引入其元件的可見性。引入這些元件可見性的最典型方式是透過 using 宣告：

1
 
using namespace std;

上述宣告允許以非限定方式（不帶 std:: 字首）訪問 std 名稱空間中的所有元素。

考慮到這一點，最後一個例子可以改寫為對 cout 進行非限定使用，如下所示：
 
// my second program in C++
#include <iostream>
using namespace std;

int main ()
{
  cout << "Hello World! ";
  cout << "I'm a C++ program";
}
 
Hello World! I'm a C++ program

訪問 std 名稱空間元素的兩種方式（顯式限定和 using 宣告）在 C++ 中都是有效的，並且產生完全相同的行為。為簡單起見並提高可讀性，這些教程中的示例將更常用後一種帶 using 宣告的方法，但請注意，顯式限定是保證永遠不會發生名稱衝突的唯一方法。

名稱空間將在後面的章節中更詳細地解釋。
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