让我们重拾对梦中情人C和C++的热爱

本篇文章将带你重新认识C++，让你重拾少年的时候对她的激情与热爱。你认识到的编程是怎样的呢？为什么我们推荐使用C和C++？大家对于Python与Scratch有何误解？欢迎大家留言评论。

C：1973年
Developed by Dennis Richie and Ken Thompson at
Bell Labs between 1969 and 1973
C++: 1979
Created by Bjarne Stroustrup as an extension
of the C programming langguage
C语言之父：Dennis Richie

C语言之父：Ken Thompson

C++之父 Bjarne Stroustrup

C with Classes
在C语言的基础加上类classes
Renamed to C++重新命名为C++
C++标准在不断修订改变，所以呢，我们称为C+++++。

Java:1995
Java之父：James gosling

I hate memory management in C/C++!
C与C++最大的编程困难时内存管理，这是让人头痛的问题，所以我们采用Java，
Java的优点是你不用去申请内存，去手动申请与手动释放，Java有一套自己的内存管理方式帮你去做，所以Java的安全性更高。
I want “Write once,run anywhere”,not “write one,complie anywhere”.
Java的信条，Java希望在设计之初能在所有的平台上去运行，Java时跨平台的，C与C++同样是跨平台的语言，他们是在各种平台上要重新编译后才能运行。当你完成Java编码的时候，会生成一个字节码文件（中间文件），然后在所有的平台上运行。
Grammar is similar with C++.
*A java compiler generates .class files, not executable files.
Java的语法与C++很多时接近的，它可以算是C++的子集，C/C++是编译语言，它可以生成可执行程序，
而Java编译器是生成字节码的class文件，而不是可执行文件，然后用Java虚拟机读取这个字节码文件，
接着通过Java虚拟机去运行。
Pyton语言1990:
I hate grammer！
I hate too data types!
Python的年龄比Java语言还早，Python是脚本语言，脚本语言语法宽松，脚本语言没有太多复杂的语法
和数据类型，脚本语言有很多缺点，这里不详细展开。
Scratch:2002
I don’t like to type a keyboard
Scratch也是一种编程语言，因为它不需要记忆太多的语法规则，深受青少年朋友的喜爱，可以培养小学生的编程思想。
他更高级，这里的高级指的是它的编程交互能力更高级，它是一种可视化编程语言，采用Scratch编程的时候，可以不需要键盘，他定义了很多模块，你只需要把模块拖过来连接起来就是一个程序，这些模块包含for循环，if else判断，变量定义等。
C与C++标准：
C语言：
1972 Brith 1978 K&R C 1989/1990 ANSI C and ISO C 1999 C99 2011 C11 2017 C17 TBD C2
C++语言标准：
C++98 C++03 C++11,C++0x,C++14,C++1y,C++17,C++1z,C++20,C++2a
很多人被吓住，然后励志要学好C++，然后呢被C++搞得头晕，然后呢开始摆烂，最后留下悔恨的泪水。
 励志学好编程的你

被C++吓住的你

搞得头晕的你

开始摆蓝的你

留下悔恨泪水的你

1、效率高Widely optimized compliers编译器优化完善。
2.Access memory directly直接访问内存
3.Excellent on computing计算效率高
4.Important language for AI algorithm impelenmentation
我们目前计算机的基础软件，包括Windows和Linux，数据库系统MySQL，计算机视觉软件OpenCV。
也有同学会讲，现在最流行的深度学习都是用的是Python，然而深度学习的框架Tensorflow、Pytorch
等等产品都是C++开发的，python调用的模块都是由C和C++实现的。python只是一个rapper，核心还是C/C++
所以只要是计算机相关专业的学生，C/C++是必学的语言。
我们不要寄托于一篇文章就能学会C++语言或者培训班的几节课，现在也没有人能够掌握C++的所有语法。

惯例以Hello World开篇，并且通过C++11完成Hello World：

#include 
#include 
#include 
using namespace std;
int main()
{
	vector msg{"Hello","C++","World","!"};
    //msg变量中有四个元素
    for (const string&word : msg)
    {
    	cout< 
Compile编译 hello.cpp生成可执行文件
 
g++ hello.cpp
 
Initialization of msg is a C++11 extenstion.这里我们使用C++11最新标准
 
g++ hello.cpp -std=c++11
 
Executable file can be genrated as a.out. Change the output
 默认可执行文件名a.out,我们使用-o选项制定输出文件名
 filename by -o option
 
g++ hello.cpp --std=c++11 -o hello
 
Execute 执行程序
 
./hello
~/Desktop/files/c++11  ls
a.out     hello.cpp
~/Desktop/files/c++11  ./a.out
Hello C++ World !
 
Complie and Link编译与链接原理 
如果我们了解编译与链接的原理，那么在后续的编程中，我们就能快速定位错误。
 main.cpp
 
#include 
using namespace std;
int mul(int a, int b)
{
	return a * b;
}
int main()
{
	int a,b;
	int result;
	cout<<"Pick two integers:";
	cin>>a;
	cin>>b;
	result = mul(a,b);
	cout<<"The result is "< 
首先mul函数有两个参数a和b，然后返回int类型，返回值是ab，主函数中我们会调用mul函数，mul函数中a与b来自标准输入cin，a和b是两个整数，那么两个右箭头表示从标准输入读数据转成整数类型存到a与b中，接着传给函数mul，mul的返回值也是a乘以b，就会存到result里面，最后我们把resutl打印出来。
 这个例子里面呢，有两个知识点：
 Function prototypes and definitions函数原型与声明
 **function prototypes normally are put into head files(.h;.cpp)**
 int mul(int a, int b);
 **function definitions normally are in source files(.c;*.cpp)**
 
int mul(int a,int b)
{
	return a * b;
}
 
一般来说我们会把函数声明放入.h文件，或者hpp文件里，把函数的实现与定义会放到主程序中.c与.cpp文件中。如果你的程序非常大，全部放在原文件中是一件非常可怕的事情，因为编译一次会消费很长的时间，管理起来也不方便，那么我们可以把所有的源代码放在不同的文件里，分门别类去管理。
 Seperate the source code into multiple files
 main.cpp
 
#include 
#include "mul.hpp"
using namespace std;
int main()
{
	int a,b;
	int result;
	cout<<"Pick two integers:";
	cin>>a;
	cin>>b;
	result =mul(a,b);
	cout<<"The result is "< 
mul.cpp
 
#include "mul.hpp"

int mul(int a,int b)
{
    return a * b;
}
 
mul.hpp
 
#pragma once
int mul(int a, int b);
 
include作用相当于是吧mul头文件包含起来，当编译器编译的时候碰到了mul，因为他不知道这是什么东西
 编译器会检查头文件，从头文件中得知这是一个函数声明。那么我们如何完成三个文件的编译呢？
 编译的过程，完整步骤：
 g++ -c main.cpp
 g++ -c mul.cpp
 g++ main.o mul.o -o mul
 main.cpp通过g++把它编译成main.o，o的全称是object二进制文件，-c选型的意思是只编译不链接。
 从object文件生成可执行程序的步骤叫链接，实际上是将两个二进制文件并起来，-o后面输出文件的名字可以
 更具你的需求更改。
 我们使用g++ -c main.cpp编译程序后，在终端terminal中使用ll命令后，发现多出来的main.o文件
 
-rwxr-xr-x  1 security  staff    67K  4 30 20:50 a.out
-rw-r--r--@ 1 security  staff   301B  4 30 20:48 hello.cpp
-rw-r--r--@ 1 security  staff   236B  4 30 21:57 main.cpp
-rw-r--r--  1 security  staff    14K  4 30 22:06 main.o
-rw-r--r--@ 1 security  staff    59B  4 30 21:59 mul.cpp
-rw-r--r--@ 1 security  staff    37B  4 30 22:00 mul.hpp
 
那我们再来g++ mul.cpp -c
 
-rwxr-xr-x  1 security  staff    67K  4 30 20:50 a.out
-rw-r--r--@ 1 security  staff   301B  4 30 20:48 hello.cpp
-rw-r--r--@ 1 security  staff   236B  4 30 21:57 main.cpp
-rw-r--r--  1 security  staff    14K  4 30 22:06 main.o
-rw-r--r--@ 1 security  staff    60B  4 30 22:10 mul.cpp
-rw-r--r--@ 1 security  staff    38B  4 30 22:12 mul.hpp
-rw-r--r--  1 security  staff   628B  4 30 22:12 mul.o
 
这时候又多了一个object文件，接着我们将它们链接起来。
 最后使用命令g++ main.o mul.o -o mul输出如下内容：
 
g++ main.o mul.o -o mul
~/Desktop/files/c++11  ls
a.out     hello.cpp main.cpp  main.o    mul       mul.cpp   mul.hpp   mul.o
~/Desktop/files/c++11  ./mul
Pick two integers:2 3
The result is 6
 
当然我们编译的时候也可以偷懒,首先删除所有.o文件，mul删除
 
rm *.o 
rm mul
ll
 
然后g++ main.cpp mul.cpp -o mul一次性把所有的源文件一次性编译完，效果是一样的,这种编译方式
 会自动检测并且包含文件夹当中hpp头文件，但是编译的时间会更长。
 那么我们为什么要分开编译，当我们的源文件非常多的时候，如果你每次都要把100个源文件全部编译完
 那花的时间较长，如果你分别分成不同的源文件而且单独编译的话，它只需要编译obeject文件，其他的就不需要
 更新，那么这样可以提高编译效率。当然我们用手动操作编译的话是话费时间的，那么其实这件事有一个工具可以协助
 我们完成程序的编译，那就是利用makefile工具，这个工具在本文章后续会详细介绍，读者也可以参考目录自行跳读。
 那么我们如何完成debug呢？
 第一个步骤是我们需要确定错误是一个怎样的错误？错误分为三大类，第一是编译错误，
 例如我们程序中少了分号
 
main.cpp:11:18: error: expected ';' after expression
        result =mul(a,b)
                        ^
                        ;
1 error generated.
 
这种错误叫做编译错误，编译错误由语法造成了。main.cpp会告诉你，在第11行，第18个字符expected一个分号。
 一般gcc或者g++报错会是在制定错误的前面提醒你，这个时候你就需要仔细检查源代码看看是漏了分号吗，还是大小写有问题。
 第二类错误是链接错误
 
duplicate symbol 'mul(int, int)' in:
    main.o
    mul.o
ld: 1 duplicate symbol for architecture x86_64
clang: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)
 
例如我们在main函数里没有包含头文件会造成链接错误，还例如程序函数名大小写有问题。我们分开编译的时候没有任何
 影响，但是当我们使用g++ main.o mul.o -o mul的时候就会报错了。main.o 需要mul这个符号，你在头文件中说
 你有，但是在main中并没有，编译器认为你是骗子，那么我就不能继续编译了。
 第三类错误：运行式错误
 运行式错误指：你成功编译了，也成功链接了，但是在运行的时候程序就崩掉了。
 下面呈现一个运行式错误runtime error
 
#include "mul.hpp"
int mul(int a,int b)
{
	int c = a / b;
    return a * b;
}
 
我么在 mul.cpp程序中加入int c = a/b;
 函数与参数都没有问题，但是b=0，程序如何处理，程序就会抛出异常,异常直接将程序杀死掉.
 
Pick two integers:2 0
[2]    6086 floating point exception  ./mul
 
大家可以观察到程序已经被杀死，所以当我们在完成程序设计的时候需要细心，当你写下a/b的时候就要考虑到异常问题。
 
那么看到这里本文还未结束征程，博主码字不易求各位姥爷一个三连。
 
 
参考：南方科技大学于仕琪副教授的课堂讲义，文章稍有偏差。
 申明：原作者仕琪副教授使用CC协议，本文继承采用CC协议，允许转载，非商业使用。