【引子】C++从介绍到HelloWorld

一、C++的介绍

1. 简介

C++ 是一门非常经典的高级编程语言。顾名思义，C++可以看做是C语言的增强版，在C的基础上扩展了更多的功能；最主要的扩展，就是面向对象和泛型编程。

2. 应用场景

C++完全兼容C，具有C面向硬件的特性；此外还拥有面向对象和泛型编程的扩展。所以C++编写的程序运行效率高、功能强大，特别适合用在系统级应用场景上。所以我们经常可以看到，偏向底层、系统的开发，一般用的语言都是C++。常用的场景如：底层硬件和系统编程、嵌入式开发、游戏开发。

3. C++的标准

1. ANSI（American National Standards Institute，美国国家标准局）在制定了C语言标准之后，在90年代专门设了一个委员会来制定C++的标准，并和ISO（国际标准化组织）一起创建了联合组织ANSI/ISO。1998年，第一个C++国际标准终于出炉了；这个标准在2003年又做了一次技术修订。因此我们一般所说的C++标准，第一版往往被叫做C++ 98/03。
2. 跟大多数语言一样，C++也在不停地发展更新。ISO在2011年批准了C++新标准，这可以认为是C++的2.0版本，一般被叫做C++ 11。
3. C ++ 11新增了很多新特性，极大地扩展了C++的语言表达能力。此后在2014年和2017年，又出了两个新版本C++标准，一般叫做C++ 14和C++ 17，不过这两个版本增加的内容并不多；真正意义上的下一个大版本是2020年的C++ 20，它再一次给C++带来了大量的新特性。

4. C++的运行过程

1. 首先编写C++程序，保存到文件中，这就是我们的源代码；
2. 编译。用C++编译器将源代码编译成机器语言，得到的这个结果叫做目标代码；
3. 链接。C/C++程序一般都会用到库（library），这些库是已经实现好的目标代码，可以实现特定的功能（比如在屏幕上把信息打印显示出来）。这时我们就需要把之前编译好的目标代码，和所用到的库里的目标代码，组合成一个真正能运行的机器代码。这个过程叫做“链接”，得到的结果叫做可执行代码；
4. 运行。可执行代码就是可以直接运行的程序，运行它就可以执行我们想要的操作了。

二、Visual Studio的安装

1. 什么是Visual Studio

写C++程序其实很简单，直接用记事本写好代码，然后用一个编译器做编译运行就可以了；不过这意味这我们得自己保证语法正确，严重影响开发效率。所以实际应用中我们一般都会使用功能更强大的工具，除了提供编译器外，还可以给我们做语法检查和提醒，方便我们调试程序——这就是所谓的“集成开发环境”（IDE）。Windows系统环境下，最普遍、最好用的IDE就是Visual Studio了，这是微软官方的开发工具，功能非常强大。

2. Visual Studio的安装

1. 打开 Visual Studio的中文版官方网站链接，点击“下载Visual Studio”按钮，选择最新的免费社区版Community 2022。然后双击运行安装程序VisualStudioSetup.exe。
2. 在安装引导程序中，选择自己需要的组件。我们直接选择“使用C++的桌面开发”即可，这个选项会打包安装Windows下C++开发的所有组件。注意不需要选“通用Windows平台开发”，这个还包含了.net平台，是针对C#开发的。
   
3. 等待安装过程结束，登录微软账号过程可以跳过，随后根据自己的喜好选择相关的界面，启动Visual Studio。

三、完成HelloWorld

1. 新建项目

1. Visual Studio启动之后，我们首先应该创建一个项目。所谓“项目”，就是一个工作任务，需要实现相应的需求。点击“创建新项目”。
2. 直接选择一个空项目，指定项目名称和保存位置。
3. 这此处还有一个“解决方案”（Solution）的概念，其实就是一组有关联的项目，共同合作解决一个需求。

2. 新建cpp文件

在打开的解决方案界面里，右键点击“源文件”文件夹图标，添加一个新建项。我们要添加的是一个C++文件，命名为HelloWorld，后缀名是.cpp。

3. 编写代码

输出HelloWorld的代码如下：
① 使用命名空间

#include<iostream>int main()
{std::cout << "Hello World!" << std::endl;
}

② 未使用命名空间

#include<iostream>
using namespace stdint main()
{cout << "Hello World!" << endl;
}

我们可以点击工具栏的按钮【本地Windows调试】 （快捷键F5），用一个本地的调试器来“调试”代码；所谓的调试，就是查看具体的运行过程，我们可以用它来解决出现的问题。当然也可以点它旁边的【三角按钮】，这是不调试直接运行（快捷键Ctrl+F5）。运行后的结果如下：

界面上弹出了一个窗口，显示出了我们想要的信息“Hello World！”。后面还跟着一串信息，这是调试控制台告诉我们，程序已经执行完毕正常退出了。随便一个键，就可以关闭这个窗口。

4. 代码解读

4.1 #include

这是一个预处理指令，告诉编译器我们需要使用一个叫做iostream的库。因为我们需要输出信息，而系统的标准库提供了这样的功能，所以要用#include做一个引入的预处理。

4.2 主函数 main()

接下来的主体，是一个“主函数”。所谓的函数，就是包装好的一系列要执行的操作，可以返回一个结果。一个C++程序可以包含很多函数，其中一个必须叫做main，它是执行程序的入口。也就是说，当我们运行这个程序的时候，操作系统就会找到这个“主函数”开始执行。main()的定义形式如下：

int main()
{statementsreturn 0;
}

具体细分，第一行int main()叫做函数头，下面的花括号扩起来的部分叫函数体。函数头定义了函数的名字叫main，前面的int表示返回值是整数类型（integer）；后面的括号里面本应该写传入的参数列表，这里是空的。花括号包围的部分就是函数体，里面就是我们要执行的操作。

4.3 语句

函数体里，每一步操作都是一个“语句”（statement），用分号结尾。我们这里的语句，执行的就是输出Hello World的操作。

std::cout << "Hello World!" << std::endl;

这是一个“表达式”。所谓表达式，一般由多个运算的对象和运算符组成，执行运算之后会得到一个计算结果。在这里，两个连在一起的小于号<<就是一个用来输出的运算符。它的使用规则是：左边需要一个“输出流”的对象，也就是输出到哪里；右边是要输出的内容，最简单的就是一个“字符串”，需要用双引号引起来。所以std::cout << "Hello World!"的意思就是：将“Hello World！”这串信息，输出到cout这个对象。cout就是一个输出流对象，iostream库里定义了它的功能，接收到信息之后就可以输出显示了。而cout前面的std是所谓的“命名空间”（namespace），主要是为了避免还有别的cout对象重名起冲突。这里的双冒号::也是一个运算符，叫做作用域运算符，专门指明了我们用的cout是标准库std中的。如果不想总用双冒号，也可以直接加上一句：

using namespace std;

这样就可以直接用cout，不需要加std::。输出运算符<< 得到的计算结果，还是它左边的那个输出流对象cout。这样一来，我们就可以在后面继续写入信息信息了。所以后面的 << endl ，其实就是把endl这个内容，又写入到cout中输出了。这个endl是一个“操作符”，表示结束一行，并把缓冲区的内容都刷到输出设备。

4.4 返回值

最后一行语句就是返回一个值。大多数系统中，main的返回值是用来指示状态的。返回0表示成功，非0表示出错，具体值可以用来表示错误类型，这是由系统定义的。我们这里写了return 0，其实不写也是可以的，默认正常运行结束就会返回0。

附加：注释

在C++中，有两种注释的表示。一种是单行注释，用双斜线“//”，表示以它开始的当前行是注释内容；另一种是多行注释，使用一对“界定符”（/* 和 */）,在它们之间的所有内容都是注释。

#include<iostream>
/** 主函数* Hello World*/
int main()
{// 输出一行信息std::cout << "Hello World!" << std::endl;return 0;
}

5. 代码改进

我们之前写的代码非常简单，实现了输出Hello World的功能。不过输出显示用的是“调试控制台”，运行完成总会显示一行额外信息，此时，我们只要更改一下VS的设置。要在调试停止时自动关闭控制台，请启用“工具”->“选项”->“调试”->“调试停止时自动关闭控制台”。不过出现了新的问题：，当再次运行的时候，窗口一闪而过，根本看不清输出了什么。为了查看输出结果，我们还是希望把窗口保持住、不要直接退出，这可以通过在main()函数中增加一句输入语句来实现：

int main()
{// 输出一行信息std::cout << "Hello World!" << std::endl;// 等待键盘输入std::cin.get();return 0;
}

这里的cin跟cout刚好相反，它是一个输入流对象。调用它内部的函数get()，就可以读取键盘的输入；等待键盘输入的时候，窗口就会一直开着。这里的键盘输入是以回车作为结束标志的，所以运行看到结果之后，直接敲回车就可以退出了。此时的运行结果如图：