1.3 開始認識C++

這一節會提供足夠多的信息來支持后面章節中的例子。關于這些細節你肯定會有疑問，但是接下來的章節會一一回答，不要慌！

1.3.1 C++類型系統

C++是一門面向對象的語言。對象是關于狀態和行為的抽象。想象一下真實世界的對象，例如電燈開關。我們可以把開關的各種屬性描述成狀態，例如：它開著還是關著？額定電壓是多少？在哪個房間？我們也可以描述開關的行為，例如：它是否從一個狀態（開）切換到另一個狀態（關）？是不是一個變光開關，在開和關之間還有很多別的狀態？

行為和狀態的集合被用來描述對象，我們稱之為類型。C++是一門強類型語言，這意味著每一個對象都有一個預先定義好的數據類型。

C++有一個內建整數類型，即int。int對象可以存儲整數（狀態），并且也支持許多數學運算（行為）。

要使用int類型來做一些有意義的任務，需要創建一些int對象，并且對它們命名。命名對象被稱為變量。

1.3.2 聲明變量

要聲明變量，我們需要先提供類型，接著提供名稱，然后以分號結束。以下例子聲明了一個名為the_answer的int變量：

類型int?后面便是變量名，即the_answer?。

1.3.3 初始化變量的狀態

當聲明變量時，我們同時會初始化它們。對象初始化會建立對象的初始狀態，例如設置它的值。我們將在第2章深入研究初始化的細節。目前，我們可以在變量聲明時在變量名后用等號（=）來設置變量的初始值。例如，我們可以用一行代碼實現變量the_answer的聲明和賦值：

這行代碼執行之后，我們會得到一個名為the_anwser的變量，其類型是int，初始值是42。當然，我們也可以將數學表達式的結果設置為變量的值，例如：

這行代碼會對表達式the_anwser / 6求值，然后把結果賦給lucky_number。int類型還支持許多其他運算，例如加法（+）運算、減法（-）運算、乘法（*）運算和模（%）運算。

注意 如果你不熟悉模運算或者好奇兩個數相除有余數時會發生什么的話，那么你問對了問題。這些問題將在第7章得到詳細的解答。

1.3.4 條件語句

條件語句允許在程序中做決定。這些決定取決于布爾表達式，布爾表達式的結果為真（true）或假（false）。例如，我們可以使用比較運算符，如“大于”或者“不等于”來構造布爾表達式。

一些和int有關的基本比較運算符見代碼清單1-2的程序。

這個程序不產生輸出（可以編譯和運行代碼清單1-2的程序來驗證這一點）。盡管這個程序不產生任何輸出，但編譯它可以讓我們檢驗C++程序是否合法。為了生成一些更有趣的程序，可以使用條件語句，如if語句。

if條件語句包含一個布爾表達式以及一條或多條嵌套語句。根據條件到底是真還是假，程序可以選擇執行哪一條嵌套語句。if語句的形式有好幾種，但是基本用法如下：

如果布爾表達式?為真，則嵌套語句?會執行；否則不執行。

有時候，我們需要運行一組語句而不是單條語句。這樣的語句組稱為復合語句。要聲明復合語句，可以直接將這一組語句包含在大括號{}中。if語句中可以使用復合語句，例如：

如果布爾表達式?為真，則復合語句?中的所有語句都會執行；否則都不執行。

我們也可以用else if和else語句來擴充if語句。使用它們可以描述更復雜的分支行為，如代碼清單1-3所示。

首先，對boolean-expression-1?求值。如果boolean-expression-1為真，則執行statement-1，然后整個if語句停止執行。如果boolean-expression-1為假，則對boolean-expression-2求值?，并且如果為真，則執行statement-2，否則執行statement-3?。請注意，statement-1、statement-2和statement-3是互斥的，它們一起覆蓋了if語句所有可能的輸出，只有其中一個會被執行。

else if子句可以有零個或者多個。包括開始的if語句在內，每個else if的布爾表達式都會按順序求值。當其中一個布爾表達式為真時，就會停止求值，并執行相應的語句。如果沒有任何一個else if語句為真，則執行else子句的statement-3。和else if一樣，else也是可選的。

請考慮代碼清單1-4，它使用if語句來判斷打印哪條語句。

編譯這段程序并且運行它。結果應該是Zero。如果改變x的值，這段程序會打印什么？

注意 代碼清單1-4中的main函數忽略了return語句。這是因為main函數是個特殊函數，return語句不是必需的。

1.3.5 函數

函數是一種代碼塊，它接受任意數量的輸入對象——稱為參數，同時可以將輸出對象返回給調用者。

我們可以按照代碼清單1-5中顯示的通用語法來聲明函數。

函數聲明的第一部分是返回變量的類型?，比如int。當函數返回一個值時?，返回值的類型必須與返回類型return-type匹配。

在聲明返回類型之后，需要聲明函數的名稱?。函數名后的圓括號內包含函數所需的參數，它們是以逗號分隔的輸入參數。每個參數都有一個類型和一個名稱。

代碼清單1-5中的函數有兩個參數。第一個參數的類型為par-type1，名稱為par_name1?；第二個參數的類型為par-type2，名稱為par_name2?。參數代表傳遞給函數的對象。

后面的大括號內是函數體。這是一條復合語句，其中包含了函數的邏輯。在這個邏輯中，函數可能會決定向調用者返回一個值。返回值的函數可以有一條或多條return語句。一旦函數返回，它就停止執行，程序流程回到調用該函數的地方。我們來看一個例子。

1.示例：階躍函數

出于演示的目的，這里將展示如何構建數學函數step_function，該函數對于所有負參數返回-1，對于零值參數返回0，對于所有正參數返回1。代碼清單1-6顯示了編寫step_function的方法。

step_function接受一個參數x?。result變量被聲明并且被初始化為0?。如果x小于0，if語句將result設置為-1?。如果x大于0，if語句就將result設置為1?。最后，result被返回給調用者?。

2.調用函數

要調用一個函數，需要使用函數的名稱、大括號，以及一系列逗號隔開的必需參數。編譯器會從頭到尾讀取文件內容，所以函數的聲明必須出現在它第一次被使用之前。

請考慮代碼清單1-7中的程序，它調用了step_function。

代碼清單1-7調用了step_function三次，每次調用都使用不同的參數，結果分別賦給了變量value1、value2和value3。

如果能把這些值打印出來不是更好嗎？所幸我們可以使用printf函數來打印不同變量的輸出。技巧就是使用printf格式指定符。

1.3.6 printf格式指定符

除了打印字符串常量（如代碼清單1-1中的Hello, world！）以外，printf還可以將多個值組成一個格式良好的字符串。它是一種特殊的函數，可以接受一個或者多個參數。

printf的第一個參數一直是格式化字符串。格式化字符串為要打印的字符串提供模板，并且它可以包含任意數量的特殊格式指定符（format specifier）。格式指定符告訴printf如何解釋和格式化跟在格式化字符串后面的參數。所有格式指定符都以%開頭。

例如，int的格式指定符是%d。當printf在格式化字符串中看到%d時，它就知道格式指定符后面的參數是int參數。然后，printf就用參數的實際值來替換格式指定符。

注意 printf函數最初來自BCPL的writef，BCPL是Martin Richards于1967年設計的一門編程語言（已過時）。writef函數使用%H、%I和%O指定符，最終會通過WRITEHEX、WRITED和WRITEOCT函數來生成十六進制和八進制輸出。目前仍然不清楚%d來自哪里（可能是WRITED的D?），但是我們也只能用它了。

考慮以下printf調用，它將打印字符串Ten 10, Twenty 20, Thirty 30：

第一個參數"Ten%d, Twenty%d, Thirty%d"是格式化字符串。注意，這里有三個字符串指定符%d???。因此，也有三個參數跟在格式化字符串后面???。當printf構建輸出時，它會用?替換?，用?替換?，用?替換?。

1.3.7 重新審視step_function

我們來看另一個調用step_function的例子。代碼清單1-8包含了變量聲明、函數調用和printf格式指定符。

因為程序使用了printf，所以包含了cstdio?。step_function?被定義了，這樣我們就可以在程序的后面使用它，而main?建立了定義的入口點。

注意 本書中的一些代碼清單是相互依存的。為了節約空間，常使用--snip--符號來表示對復用的部分不做任何修改。

在main中，我們初始化一些int類型，如num1?。接下來，我們將這些變量傳遞給step_function，并初始化結果變量以存儲返回的值，如result1?。

最后，調用printf來打印返回的值。每個調用都以一個格式化字符串開始，如"Num1:%d, Step:%d\n"?。每個格式化字符串中都嵌入了兩個格式指定符%d。根據printf的要求，格式化字符串后面有兩個參數，即num1和result1，它們分別對應這兩個格式指定符。

1.3.8 注釋

注釋是人類可讀的內容，它可以放到源代碼中。在代碼中添加注釋時，使用的符號是//或/**/。//告訴編譯器要忽略從第一個斜杠到下一個換行符間的所有內容，這意味著可以把注釋和代碼放在一起，也可以把注釋放在單獨的行中。

注釋以/*開頭，以*/結尾（斜杠之間的星號是可選的，但通常都會使用）。什么時候使用注釋是一個永遠爭論不休的問題。一些編程專家認為，代碼應該具有很強的表現力和自我解釋能力，因而注釋在很大程度上是沒有必要的。他們認為描述性的變量名、簡短的函數和良好的測試通常就是所需的所有文件。有些程序員則很喜歡用注釋。

你可以培養自己的注釋習慣。編譯器將完全無視你所做的一切，因為它從不解釋注釋。