# 【知识精讲】C++程序是如何开发的 ## Part1 我们已经知道，程序语言可以分为**机器语言**，**汇编语言**和**高级语言** 三个层次——现阶段我们人类开发者能够直接编写的是汇编语言和高级语言，绝大多数情况下用到的还是高级语言。 高级语言的语句是由一些英语单词、数学公式等构成的——对于程序员来说，这些语句相对来说更浅显易懂，但是机器本身却只能识别 000 和 111 构成的二进制代码（也叫**机器码**）。那么，高级语言是怎么变成二进制代码的呢？这中间就要有一个过程——需要一个“翻译器”来帮助我们完成这些事情。 典型的机器码如下图所示——这里使用十六进制数表示二进制代码：  ## Part2 具体地说，我们自己用高级语言写的程序，称为高级语言源程序，而将其转化成二进制代码之后的程序，称为目标程序——它已经是完全的二进制机器指令了，这个过程称为编译。那么，是不是有目标程序就能直接运行了呢？我们需要考虑到，如果一个程序比较大的话，那么它可能要有多个模块来协作——就算是简单地向屏幕上输出一个“Aloha Oe”，你也依然需要调用系统库里定义好的输出功能模块。 所以，我们需要把所有需要的模块都合并在一起，才能构成一个可以执行的程序——这个就是程序的链接过程，链接完成之后，才会得到一个可以执行的程序。那么，你肯定要问：编译和链接过程该怎么进行呢？有一些专门的软件可以完成这个过程，这些软件被称为**编译器（Compiler）** 和**链接器（Linker）**。 在编译和链接的过程中，都会对程序中的错误进行检查——只有代码准确无误的程序才能编译成功。如果代码本身有错误的话编译器就会报错，如下图所示。但是需要注意的是，编译通过，并不代表程序本身是完全正确的——你仍然需要通过调试，确认程序可以正确地运行，才能说你的程序是准确无误的。  ## Part3 除此之外，还有另一种与之类似的软件，称为**解释器**——在介绍什么是“解释器”之前，我们首先要知道“编译型语言”与“解释型语言”的差别。 所谓“编译型语言”，指的是源程序的代码写好之后，编译器直接把高级语言的源代码编译成二进制的机器码，执行的时候直接运行机器码就行了——这门课程学习的 C++ 语言，是一种典型的编译型语言；而“解释型语言”则与之不同，写好的代码不会马上就被翻译成机器码，而是先保存成源程序的代码文件——等到运行的时候，这些语句才会**由解释器来一条一条地解释执行**——很多脚本语言，比如 Python，都属于解释型语言。 一般而言，编译型语言拥有更高的运行效率，而解释型语言的可移植性更好——此外，还有一些介于两者之间的语言，比如JAVA/C#，就是先编译成某种“中间代码”然后再交由不同平台的虚拟机解释执行的。 ## Part4 整个程序开发的过程，可以分为这样的一个流程：设计数据结构与算法->源程序编辑->编译与连接->测试->调试。 在看到这个流程之前，有的同学可能会觉得，要开发程序，就一定需要专用的“编程软件”（学名叫做集成开发环境（Integrated Development Environment），简称 IDE ）才行，有的同学可能还见过 Visual C++ 6.0，或者 Dev-Cpp 之类的软件。  一款经典的 IDE Code::Blocks 然而，所谓的 IDE ，其实就是把编辑器、编译器和其他的一系列工具整合在一起的产物——毫无疑问，像 Microsoft Visual Studio 之类的先进的 IDE ，在开发很多大型软件的时候，确实可以几十上百倍地提高开发效率。但是实际上，IDE并不是编程活动的必需品——对于初学者来说，只要有用于写代码的文本编辑器，和用于编译代码的编译器工具链，就已经足够了。 ## Part5 这门课程使用 GNU C++ Compiler 编译器（也叫 g++ ），它可以在几乎所有主流的操作系统上运行——为了便于练习，我们建议大家在自己的电脑上安装和配置相同的环境，然后搭配一款自己喜欢的文本编辑器使用。 Linux 和 Mac OS X 用户可以使用 Vim 或者 Emacs 等，Windows 用户可以选择系统自带的记事本（ Notepad ）或者第三方的 Notepad++ 。此外，你还可以选择 Sublime Text，Atom 或者 Visual Studio Code 等跨平台工具。这些工具本身各有千秋，如果可能，你都可以试一试，找到你最喜欢、用起来最顺手的那个（编辑器没有“最好”，只有“最适合你”，千万不要太纠结）。  在Mac OS X 平台下运行的 Visual Studio Code 最后，我们将向大家介绍如何在自己的电脑上编译程序——学完一节代码课之后，你试着在自己的电脑上编译运行一下： ## Part6 首先，在文本编辑器中写好代码，然后保存——类似于 C 语言，所有 C++ 语言的代码都是以`*.cpp`文件的形式保存在你的电脑上的。比如你写了一个程序，想要命名为“AlohaOe”，那么这个文件的名字就是`AlohaOe.cpp`。接下来启动你的操作系统自带的控制台（Terminal或者CMD），然后进入到文件所在目录，输入以下命令： ~~~ g++ AlohaOe.cpp -o AlohaOe ~~~ 其中，第一个参数代表要编译的文件，`-o`代表输出，最后一个参数代表你想要让编译器输出可执行文件的名字——这里你可以随意更改。如果你的程序没有错误的话，那么这条命令执行之后就不会返回任何提示——反之则会报错并指出你的程序在哪里出了偏差。编译完成之后就可以试着运行你的程序了——在命令行中输入`./AlohaOe`或者`AlohaOe`就可以直接启动你已经编译好的程序。