【CPP】 大一C++预习与课堂总结记录 第一篇

       这篇文章开始，我会在此记录我预习《C++程序设计教程》的一些所学所想，并用自己的理解来复述一遍自己在课堂上学到的内容。

Part 1 初识计算机结构

       在学C++这门计算机语言之前，首先要知道什么是计算机。简单来说，计算机是人们用来解决问题的一样工具，只要用合理的方式将问题告诉它，它就能很快地给出答案，但首先需要我们先造出这样的工具，幸运的是，前人已经为我们铺好了路，有这么一位叫冯诺伊曼的大佬，集合了已有的信息相关设备，创造了一种叫做冯诺伊曼结构的结构（这样说是不是有点奇怪哈哈），如下图：

，

       有了这张图就很好理解了，我们把问题告诉计算机的输入设备，经过中间的几个步骤，最后它就能通过输出设备告诉我们答案。在计算机里，被夹在输入、输出中间的几个部件，就是它处理问题和得出答案的地方，它们各自也有其独特的功能。

       首先是控制器，它就相当于人的大脑，大脑供血充足，就能指挥全身的活动，计算机也一样，给计算机插上电，控制器就开始指挥其余各个部分开始工作，而且工作的大部分不需要人的参与，要不然怎么说计算机是“电脑”，它解放了人的大脑，人脑只要提供创意，那些繁杂的计算处理，就交给电脑了。

       其次，存储器，从字面上看，就知道它是个能够存东西的地方，计算机里存储的，自然是信息了，暂且不说信息是怎么被存起来的，我们只要先知道它们是能像具体的东西一样被放在容器里就行了。这些信息就包括我们前面提到的、人们告诉计算机的问题，另外，还有设计计算机的大佬在造计算机时，教给它的一些解决问题的基本方法。这些由问题、方法之类的组成的信息，就待在存储器里，静静地等着被调用。

       上面说存储器只能把信息存着，那么相应地就应该有个部件，它能够用上这些信息，真正地解决问题，这就需要最后一个部件——运算器。运算器，顾名思义，就是做算术的地方，没错，人们的问题是以数据的形式输入计算机的，这些由数据组成的信息先是被安顿好在储存器里，再被运算器调去，经过运算器里的各种加减乘除，乃至更高级的数学运算，最终呈现出作为答案的数据信息，通过输出设备回答问问题的人。

Part 2 计算语言的分类

       在第一部分，我们基本认识了计算机内部的大体结构和各部分的功能，为我们介绍计算语言提供了前提。冯诺伊曼结构的开端就是输入设备，它相当于计算机的耳目，可以听到看到我们想告诉它的信息，然后才能进行操作。当然，计算机不可能直接就听懂我们人的话，它也没有学习语言的功能，于是，就只有从我们身上改变了，在前辈大佬的探索之中，计算语言逐渐形成体系，而这计算语言，便是计算机听得懂的话。

       总的来说，计算机语言经历了低级语言和高级语言两个阶段，高级语言是基于低级语言近一步发展而来的，而且还在不断发展中，我们先从低级语言开始讲起。

       低级语言之所以“低级”，是因为它是面向机器的语言，是针对计算机设计的最基础的人机沟通方法，由于其过于基础，这才被称为“低级”，这里的“低级”表示的是比较底层，比较奠基的意思。

       低级语言的发展也经历了两代，先是出现了第一代计算机语言——机器语言，后有了作为第二代计算机语言的汇编语言。机器语言是和机器，也就是计算机硬件关系最为紧密的，因为先有了机器语言，才能根据其设计计算机的硬件，人们利用这种语言给计算机输入的指令，都是由二进制代码表示的，每一条指令都需要严格地输入二进制数字串，虽然这样的指令所构成的程序运行起来速度很快，但也有其弊端，那就是不方便人们编写，那么多的指令需要那么多的0和1来排列组合，鬼才记得下来！而且，一条指令也只能对一种计算机系统有用，给你个不一样的计算机系统，很大概率就运行不了了，这就叫做程序的可移植性差。从这里也可以看出，为什么低级语言是面向机器的语言了，是因为机器喜欢这种语言，干起事来快，而对人们来说就不友好了。

       编程者也看到了机器语言的缺点，不太好记，于是他们就发明了对他们来说好记一点的语言，用缩写的英文单词，来代替由一堆二进制数字串组成的指令，帮助编程者更方便地记忆，那些缩写地英文单词就被称为助记符，这些代替指令的助记符合在一起，就叫做汇编语言，“汇”这个字就表示，在设计汇编语言的时候，将一堆1010的二进制数字所代表的指令汇集在一个小小的缩写单词里。那么“编”呢？前面说的“汇”，是汇编语言的产生，那么“编”，自然就是汇编语言的应用了。我们知道，计算机只能看懂二进制代码，要是直接跟它们讲英语，它们是听不懂的，所以将助记符输入计算机后，还需要翻译成计算机能看懂的二进制代码，这个过程虽然叫“汇编”，但我们也可以理解成“编”，汇完后又将指令编回成那些1010的二进制数字，当然，这个过程就可以直接交给计算机的汇编程序自动完成，不然如果又让人来编，那么设计汇编语言又有什么意义呢？

       高级语言作为第三代计算机语言，相比于低级语言具有更大的优越性。这个优越性就体现在，低级语言都是面向机器的，主要考虑的是机器能不能听懂人们的话，就算是汇编语言在记忆上更方便了点，但也是对专业的编程者来说的，对于大多数人们并不友好；而高级语言则是面向人的语言，更大程度上考虑人使用计算机语言的方便性，会更容易学习。当然，也不能因此就看不起低级语言了，毕竟低级语言是高级语言的基础，没有低级语言在前面铺路架桥，就没有高级语言的用武之地。人们使用高级语言时，就不用过多考虑计算机能不能理解人们的话了，人们只需要用普普通通的话或者数学式子来描述问题，编写程序，剩下的交给计算机就好了，计算机自带的编译器就可以翻译到位，而且，有了编译器，就使得程序可以在不同的计算机系统里运行，这就说明，高级语言具有良好的可移植性。

       说完了祖宗十八代，终于回到了文章的主题，C++。高级语言在发展过程中，被开发出了无数种，而C++就是其中之一，C++中的C表示的是它的前身——C语言，C语言也可以看作C++的基础部分，C++中类似C语言的部分，称为过程性语言，主要关注的是问题的过程步骤，这用到了结构化程序设计方法，简单来说，就是将问题细化成具有很多步骤的链式结构，拆解问题，各个击破；而C++中的“++”则可以理解为C++中，相比C语言更多的内容，这部分内容叫做“类”，采用的是面向对象程序设计方法，这里的面向对象就不表示为人们着想了，而是表示其面向的是一大类问题，这一大类算是一种对象，对于这种问题对象，可以将其拆分为更简单的几个部分，将几个部分的问题排列组合，就是所有的这类问题了，这样的设计方法让人们更方便操作计算机，计算机能使用的场合增多了，使用的便捷性也提高了，这就是“++”。

Part 3 C++程序的基本结构

       

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    cout<<"Hello Summerison!"<<endl;
}

       上面这个程序是一个简单的C++程序，麻雀虽小，五脏俱全，它包含了C++程序的两大部分，编译预处理命令和主函数，我们用它来介绍一下C++程序的基本结构。

       上面程序的前两行，就是编译预处理命令。编译预处理，就是在程序运行前把它所需要的条件配备好，一个程序要运行，最重要的两个条件就是程序要用到的头文件和文件中的命名空间。头文件和命名空间里有造电脑时就有的标准函数、符号和对象，一般来说程序想要正常运行，就必须要用到这些，所以要先跟计算机说好，我要向你的头文件和命名空间里借用一下这些函数和符号了，才能在运行的时候用上。从上面的程序中看，我们想要的头文件就是<>里的 iostream ，因为要用到的东西包含在其中，所以前面有个 include ，而最开头的井号就没说啥意义了，只要记住要在开头写上就好了；第二行就是我们想要的命名空间了，这里暂时先不说命名空间和头文件的区别，只要我们先记住，要在头文件下的第二行写下这句“使用  命名空间  std”，前两个单词我们翻译出来了，最后那个是一个命名空间的名字，我们在C++程序中一般都要用到。最后还要记得在这行的尾巴上敲一个分号 ； ，表示我们向计算机借东西的这句话说完了，要知道，在C++语言里，分号就相当于句号，说完一句话，描述完一个问题，传达完一个指令后，在结尾都要敲个分号。

       剩下的部分就是主函数了。C++程序里要有一个主函数，这个主函数里就是我们对问题的描述和对计算机下达的指令，上面程序中的主函数是  main（），在主函数前还有一个 int ，这表示函数的返回值是 int 类型的数据，这里的返回值就相当于这个函数的运算结果，这个结果可以被其他函数调用，而不一定直接作为输出结果，而且要注意的是，不一定每个程序都会用到返回值，在主函数前声明返回值的类型，只是一种习惯的格式。紧跟着函数头部的就是函数体了，函数体用花括号括起来，程序主要执行的就是花括号里的语句。这里要强调的是，一个程序里只能有一个主函数，这就有可能出现不够用的情况，所以可以在主函数之外，再敲一个或多个自定义函数，它们的结构和主函数差不多，只是函数名不同，可以用来补上主函数的缺漏，但是程序只能从主函数开始执行，也只能在主函数里结束，其他自定义函数一般是对从主函数里跳转出去的数据进行处理，最后还要把数据归还给主函数。

        写好了程序，就可以将其输入到计算机里了，在计算机里，编译器会将这些代码编译成二进制数据，再和计算机的其他功能部分连接，最后就可以运行了，但是，要想全程正常运行并顺利结束，其中的任何一个步骤都不能出错，如果出错，就会回到写程序的编辑状态，让你查查看bug在哪里。

尾声

       大一刚开学实在是事多繁忙，所以拖了将近三周才把这个系列的第一篇写完，也怪我没能做好时间管理，接下来要多挤点时间，把我学到的C++课本知识记录下来，点赞过十，就更下一期！