程式語言基礎

程式是啥米

向電腦發出指令使其服從操作

給電腦看?

給人類看?

程式執行

編輯:Edit -> 原始碼

編譯:Compile -> 目的檔

組譯:Assemble -> 機械碼

連結:Link -> 執行檔

執行:Run

程式語言

高階語言

組合語言

機械語言

高階語言

• Ruby/ Perl/ Python
• JavaScript
• C#/ C++/ Java

方便人類撰寫與開發

適合人類閱讀

不適合電腦閱讀

中階語言

C語言

和電腦的運行關連性較高

適合電腦閱讀

不適合人類閱讀

組合語言/機械語言

8d 74 26 00          	lea    0x0(%esi,%eiz,1),%esi
8b 54 24 28          	mov    0x28(%esp),%edx
89 44 24 04          	mov    %eax,0x4(%esp)
8b 44 24 20          	mov    0x20(%esp),%eax
89 54 24 08          	mov    %edx,0x8(%esp)
89 04 24             	mov    %eax,(%esp)
e8 38 06 00 00       	call   6b902250 <___mingw_TLScallback>
b8 01 00 00 00       	mov    $0x1,%eax
83 c4 1c             	add    $0x1c,%esp
c2 0c 00             	ret    $0xc

超不適合人類閱讀

標記語言

• HTML
• XML
• CSS

毫無反應，只是個標記語言

C++

雖然看起來很C但我們還是寫C++

使用GCC和C++編譯器

搭配整合開發環境更方便

IDE

整合開發環境

將文字編輯以及編譯除錯的功能整合

DevC++,VS,Code::Blocks

和ATA沒有關係

C::B

Code::Blocks

C::B

跨平台

開放原始碼

功能多

下載連結

http://www.codeblocks.org/downloads/26

我都用sudo apt-get install codeblocks

新手安裝指南

為了廣大使用Windows的社會大眾

還是告訴各位安裝的程序

開啟安裝檔

同意條款

選擇安裝種類

建議全部安裝

選擇安裝路徑

放給他跑

30秒不到就可以安裝完成

開啟C::B

設定編譯器

開啟檔案關連

第一個程式

#include <stdio.h>
int main(){
	printf("hello, world");
	return 0;
}

按下F9後編譯執行

記得要存檔

記得副檔名要存成.cpp

執行結果

大家快來踹

安裝Code::Blocks

#include <stdio.h>
int main(){
	printf("hello, world");
	return 0;
}

編譯執行

基礎語法

在程式語言中有一定的語法規範

學習語言有風險詳情請看規格說明書

來說明hello,world是怎麼回事吧~~

井字號

在C::B中以綠色呈現

#符號代表程式碼預處理用

在編譯前發揮作用

可以引入函式庫或是定義巨集

主函式

int main(){}

程式執行的主要部份

程式執行的第一個函式

別再寫void main(){}了

陳述語句

printf("hello,world");

列印傳入的"hello,world"

記得最後一定要有分號

回傳值

return 0;

函式中負責回傳結果

在主函式中回傳執行狀況

主函式中可省略

關鍵字

在C::B中以藍色粗體呈現

該單字有特殊意義

不可作為取名之用

變數與型別

變數可以用來裝東西

而裝的東西有分型別

各語言的型別可能略有出入

在C/C++中各型別佔有不同的記憶體空間

變數

名稱可以使用英文數字底線

名稱有區分大小寫

宣告後只能裝指定型態的東西

依照宣告的位置不同能用的範圍也不同

變數宣告

使用變數前需要先宣告

型別放最前面 空白後接著逗號分個的變數

記得變數名稱不可使用關鍵字取名

變數宣告時可以順便初始化

bool isAlive,done=true;

布林值

佔用8位元空間

bool僅有兩個值true和false

在C/C++中0為false

非0則為true

不用是bool也可以判斷真假

整數

整數可以是有號或無號

也有不同數字範圍限制的整數

整數運算超出範圍會溢位

整數字面常數

十進位可以直接以數字表達整數

八進位使用0開頭且可使用0到7的數字

十六進位使用0x開頭使用數字和A到F

有號整數

16位元：short

32位元：int,long

64位元：long long int,long

編譯器32或64位元會造成結果不同

有號整數範圍

16位元：-32768~32767

32位元：-2147483648~2147483647

64位元：真的有夠大的範圍...

-9223372036854775808~-9223372036854775807

雖然很大但還是有爆炸的可能

有號整數軼事

某個有錢人擲骰子電腦遊戲有個BUG

查21億有錢人NPC的稅

自己會破產~~

無號整數

只要在有號整數前加上關鍵字

unsigned

就可以讓整數範圍限制非負數

正數的表達範圍變成2倍

無號整數軼事

某韓國2D樹葉之地形線上遊戲

只要最大血量超過65535

損血後補個血就會死翹翹

謹記

整數是有範圍限制的

不論是有號或是無號

一定要保持在範圍內操作以免危險

您一定不希望玩家補血身亡

浮點數

有不同精準度

float：32位元

double：64位元

long double：96,128位元

其運算原理較複雜不詳述

float約準確到7位 而double則是14位

練習

練習宣告變數的語法

16位元無號整數 s 給予值0755

32位元整數 n 給予值0x5566

單精度浮點數 f 給予值1.23456789

雙精度浮點數 d 給予值-1.602e-19

字元

存放8位元的ASCII字元

char

也可以當8位元的有號整數來用

記住不能放中文...

中文字

不要小看中文字的顯示

其中編碼原理在此不講

各位只要知道1個char裝不下...

至少你無法用255種變化表達所有中文字

字元字面常數

使用單引號將字元包起來

'A' '0'

再次提醒單引號內只能放一個字元

跳脫字元

可以使用有特殊功能的字元

'\0'代表NULL字元

'\\'可以放入反斜線

'\n'代表換行

'\t'代表tab

乍看之下有2個字元實際上只有1個

字串字面常數

使用雙引號將多個字元包起來

前面的printf就是將字串列印出來

要把字串裝進變數另有學問...

中文字串問題恕不負責

格式化輸出

使用printf傳入字串以及多個值

"%d"對應32位元整數

"%f"對應浮點數

"%c"對應字元

"%s"對應字串"

"%x"輸出16進位32位元記憶體(!)

練習

呼叫格式參考printf("%c%d",'\n',55)

列印之前的變數s,n,f,d

記得變數的型態和字串格式要對應

四則運算

對於各種數字類型有四則運算可以操作

注意整數間運算只會是整數

浮點數間運算只會是浮點數

整數和浮點數運算會變浮點數

負數表示

負號 - 在數字前即為負數

可以用小括號將負數包起來

加法

符號 + 代表加法

小心別把數字加爆了

有號整數運算可以加上負數

減法

符號 - 代表減法

千萬別以為減法就不會爆炸...

無號整數減去比該值大的數會暴增

乘法

千萬不要使用英文字 x 當乘法

記得是 * 代表乘法

除法

使用 / 當除法

注意看是斜線不是反斜線!!

誠心推薦使用數字鍵盤準沒錯

整數除以0會讓程式崩潰

浮點數除以0則是無限大

取餘數

雖然名稱叫四則運算但取餘數也是一份子

使用 % 來取餘數

一樣要小心對0取餘數會導致崩潰

小括號

使用小括號可以改變運算的優先順序

這個應該不要多說了....

練習

運算以下算式並列印之

1+3*4/2

1/0.0

(1+7)/(4-2)*5

可以試試看用四則運算讓數字超出範圍

位元運算

電腦和人類的差別在於數字是以位元表示

可以以位元為單位計算

日常生活不常見到的運算

都當成整數進行計算

且

使用 & 可以將兩個數取AND

兩位元為1才為1

其他結果則為0

或

使用 | 可以將兩個數取OR

任一位元為1則為1

位元反轉

使用 ~ 前綴將位元反轉

每個位元的0變1 1變成0

稱為INVERT

反向

使用 ! 前綴對整個數字取NOT

非0的數字變成0

0變成非0

注意這個和位元反轉不一樣

左移

使用<<將數字左移指定次數

效果相當於乘以2的次方數

右移

使用>>將數字右移指定次數

效果相當於除以2的次方數

互斥或

使用 ^ 將兩數取Xor

兩個位元相同則為0

兩個位元不同則為1

用在加密用(當然沒這麼簡單...)

練習

將變數指定值再計算算式並列印之

2*(a&b)+(a^b)

(a&b)+((a^b)>>1)

0xffff&0x3333>>8

前兩個算式有特殊效果

指標

在C/C++中深奧難懂的神祕名詞

代表記憶體的位置

可以取出變數的記憶體位置

或是從指定位置取出值

指標大小

雖然各種型別佔用空間可能不一樣

但是他們的指標都是一樣大的

可能是32或64位元視編譯器和系統而定

指標宣告

變數名稱前面加上星號*

這樣"該變數"就會是該型別的指標

取址和取值

對變數使用&當前綴的話可以取得其指標

對指標使用*前綴則可以取得該位址放的值

注意地址和放的東西不一定一樣

練習

地址和放的值不會一樣

指標可以指派給變數

#include <stdio.h>
int main(){
	int a=0x5566;
	int *p=&a;
	printf("%X %X %X %X %X",a,p,*p,&a,*(&a));
}

陣列

要使用陣列需要使用指標進行操作

宣告陣列要在變數名稱後加上使用[]

陣列宣告時要指定大小

可以用{}將其元素初始化

取得型別大小

使用sizeof()傳入變數或型別可得知其位元組數

因為是運算子所以編譯時就知道

也可以用來看陣列多大

陣列範例

可以手動指定大小

也可以把元素指派好後自動知道大小

#include <stdio.h>
int main(){
	bool arr[4],table[]={true,false,false};
	char list[5]={'a','b','c','d','e'};
	printf("%d %d %d",
		sizeof(arr)/sizeof(bool),
		sizeof(table)/sizeof(bool),
		sizeof(list)/sizeof(char));
	return 0;
}

陣列與字串

字串其實是一種char陣列

但是字串最後的元素是NULL字元

把字串裝進變數可使用陣列宣告方式

char str[]="hello, world"

元素與索引

陣列中的放的東西稱為元素

要取出元素必須要索引代表其位置

索引值從0開始

使用[]來取得指定索引的元素

練習

觀察字串索引以及元素的變化

觀察初始化但未指定的陣列

觀察未初始化的陣列

#include <stdio.h>
int main(){
	char str[]="abcdef";
	int arr[4]={22,66};
	short uninit[2];
	printf("%d %d %d\n",str[0],str[5],str[6]);
	printf("%d %d %d\n",arr[0],arr[1],arr[2]);
	printf("%hd %hd",uninit[0],uninit[1]);
}

陣列與指標

陣列的頭可以代表該型態的指標

對於指標可以進行加減法來移動

移動的矩離和該型別的大小相關

指標運算

加法減法可以使用

還可以使用 ++ 遞增

以及使用 -- 遞減

注意！此兩個運算子是地雷請小心使用

地雷範例

#include <stdio.h>
int main(){
	int n=100,m;
	m=++n;
	printf("%d %d\n",n,m);
	m=n++;
	printf("%d %d\n",n,m);
}

放前面放後面竟然結果會不一樣

再次提醒

雖然在此不探討其原理

但是記得一個指令一個動作

有遞增遞減就不要指派

愛護生命遠離debugging

指標移動

可以用來迭代整個陣列

記得陣列本身可以轉成該型別指標

#include <stdio.h>
int main(){
	int arr[]={100,200,0};
	int *p=arr; \\注意這裡直接把arr給p
	printf("%d ",*p);p++;
	printf("%d ",*p);p++;
	printf("%d ",*p);p++;
}

最後

今天是資訊研究社寒訓的前半段

前半段的課程稍微複雜

希望大家看完直播還是再研究一下投影片

感謝各位的收看

課程網址：ntnucic.github.io/104_winter