Компиляция и выполнение программы

Программа на языке C++ – это текст. С помощью произвольного текстового редактора программист записывает инструкцию, в соответствии с которой компьютер будет работать, выполняя данную программу.

Для того чтобы компьютер мог выполнить программу, написанную на языке C++, ее нужно перевести на язык машинных инструкций. Эту задачу решает компилятор. Компилятор читает файл с текстом программы, анализирует ее, проверяет на предмет возможных ошибок и, если таковых не обнаружено, создает исполняемый файл, т.е. файл с машинными инструкциями, который можно выполнять.

Откомпилировав программу один раз, ее можно выполнять многократно, с различными исходными данными.

2.4 Описание типичной среды программирования на C++

Обычно системы программирования на C++ состоят из нескольких частей:

– среда программирования;

– язык;

– стандартная библиотека С и различные библиотеки классов;

 

Чтобы выполнить программу на C++, нужно пройти 5 этапов.

1. Редактирование - программист набирает с помощью редактора свою программу на C++ и, если это необходимо, вносит в нее исправления. Программа запоминается на диске. Имена файлов программ обычно имеют расширение срр.

2. Препроцессорная обработка - программа передается препроцессору, который выполняет директивы, содержащиеся в ее тексте (например, включение в текст так называемых заголовочных файлов, в которых содержится описание используемых в программе элементов). На выходе получается полный текст программы.

3. Компиляция - полный текст программы поступает на вход компилятора, которые выявляет синтаксические ошибки и в случае их отсутствия переводит программу в машинный код (называемый также объектным кодом)

4. Компоновка - собирает вместе все скомпилированные программные модули, модули, содержащие библиотечные функции. Если программа состоит из нескольких исходных файлов, то компоновщик объединяет их и в результате получается исполняемая программа (.ехе), которая запускается на выполнение обычным образом.

5. Выполнение программы.

 

Лекция 3 Имена, переменные и константы

Имена

Для символического обозначения величин, имен функций и т.п. используются имена или идентификаторы.

Идентификаторы в языке C++ – это последовательность знаков, начинающаяся с буквы. В идентификаторах можно использовать заглавные и строчные латинские буквы, цифры и знак подчеркивания. Длина идентификаторов произвольная. Примеры правильных идентификаторов:

abc A12 NameOfPerson BITES_PER_WORD

Отметим, что abc и Abc – два разных идентификатора, т.е. заглавные и строчные буквы различаются. Примеры неправильных идентификаторов:

12X a-b

Ряд слов в языке C++ имеет особое значение и не может использоваться в качестве идентификаторов. Такие зарезервированные слова называются ключевыми.

Список ключевых слов:

asm auto bad_cast bad_typeid bool break case catch char class const const_cast continue default delete do double dynamic_cast else enum extern float for friend goto if inline int long namespace new operator private protected public register reinterpret_cast return short signed sizeof static static_cast struct switch template then this throw try type_info typedef typeid union unsigned using virtualvoid volatile while xalloc

 

В следующем примере

int max(int x, int y) { if (x > y) return x; else return y;}

max, x и y – имена или идентификаторы. Слова int, if, return и else – ключевые слова, они не могут быть именами переменных или функций и используются для других целей.

Переменные

Программа оперирует информацией, представленной в виде различных объектов и величин. Переменная – это символическое обозначение величины в программе. Как ясно из названия, значение переменной (или величина, которую она обозначает) во время выполнения программы может изменяться.

С точки зрения архитектуры компьютера, переменная – это символическое обозначение ячейки оперативной памяти программы, в которой хранятся данные. Содержимое этой ячейки – это текущее значение переменной.

В языке C++ прежде чем использовать переменную, ее необходимо объявить. Объявить переменную с именем x можно так:

int x;

В объявлении первым стоит название типа переменной int (целое число), а затем идентификатор x – имя переменной. У переменной x есть тип – в данном случае целое число. Тип переменной определяет, какие возможные значения эта переменная может принимать и какие операции можно выполнять над данной переменной. Тип переменной изменить нельзя, т.е. пока переменная x существует, она всегда будет целого типа.

Язык C++ – это строго типизированный язык. Любая величина, используемая в программе, принадлежит к какому-либо типу. При любом использовании переменных в программе проверяется, применимо ли выражение или операция к типу переменной. Довольно часто смысл выражения зависит от типа участвующих в нем переменных.

Например, если мы запишем x+y, где x – объявленная выше переменная, то переменная y должна быть одного из числовых типов.

Соответствие типов проверяется во время компиляции программы. Если компилятор обнаруживает несоответствие типа переменной и ее использования, он выдаст ошибку (или предупреждение). Однако во время выполнения программы типы не проверяются. Такой подход, с одной стороны, позволяет обнаружить и исправить большое количество ошибок на стадии компиляции, а, с другой стороны, не замедляет выполнения программы.

Переменной можно присвоить какое-либо значение с помощью операции присваивания. Присвоить – это значит установить текущее значение переменной. По-другому можно объяснить, что операция присваивания запоминает новое значение в ячейке памяти, которая обозначена переменной.

int x; // объявить целую переменную xint y; // объявить целую переменную yx = 0; // присвоить x значение 0y = x + 1; // присвоить y значение x + 1, // т.е. 1x = 1; // присвоить x значение 1y = x + 1; // присвоить y значение x + 1, // теперь уже 2

Константы

В программе можно явно записать величину – число, символ и т.п. Например, мы можем записать выражение x + 4 – сложить текущее значение переменной x и число 4. В зависимости от того, при каких условиях мы будем выполнять программу, значение переменной x может быть различным. Однако целое число четыре всегда останется прежним. Это неизменяемая величина или константа.

Таким образом, явная запись значения в программе – это константа.

Далеко не всегда удобно записывать константы в тексте программы явно. Гораздо чаще используются символические константы. Например, если мы запишем

const int BITS_IN_WORD = 32;

 

то затем имя BITS_IN_WORD можно будет использовать вместо целого числа 32.

Преимущества такого подхода очевидны. Во-первых, имя BITS_IN_WORD (битов в машинном слове) дает хорошую подсказку, для чего используется данное число. Без комментариев понятно, что выражение

b / BITS_IN_WORD

 

(значение b разделить на число 32) вычисляет количество машинных слов, необходимых для хранения b битов информации. Во-вторых, если по каким-либо причинам нам надо изменить эту константу, потребуется изменить только одно место в программе – определение константы, оставив все случаи ее использования как есть. (Например, мы переносим программу на компьютер с другой длиной машинного слова.)