C++启蒙课程：第1章预备知识

我们将揭开C++的“出生背景”和“超级能力”，认识 C-Bot、O-Bot 和 Compilo 翻译官！

🤖

过程性编程 (C-Bot)

像C-Bot一样，严格按照“食谱”（算法）的步骤执行任务。

📦

面向对象编程 (O-Bot)

像O-Bot一样，先设计“智能包裹”（类），把数据和操作封装在一起。

🌀

泛型编程 (GP)

使用“魔法盒子”（模板），编写一套代码，适用于所有类型的数据。

课时一：C++的诞生与两大编程世界

（覆盖知识点 1.1 - 1.2.3）

🤖 C-Bot (过程性)

C-Bot 只关心“步骤”（算法）。它像一个严格按食谱做菜的厨师，一步一步执行。

🤖

制作蛋糕 (步骤):

打蛋()
加面粉()
搅拌()
烘烤()

// 伪代码: 过程性
// 重点是动词 (函数)
void main() {
    Data cake_data;
    beat_eggs(cake_data);
    add_flour(cake_data);
    bake(cake_data);
}
                    

📦 O-Bot (面向对象)

O-Bot 先关心“数据”（对象）。它先设计一个“智能鸡蛋”蓝图 (class Egg)，这个蓝图自带数据和“打破”的方法。

📦

设计蓝图 (Class):

数据: color, weight
方法: break(), show()

// 伪代码: 面向对象
// 重点是名词 (对象)
class Egg {
    Data data;
    void break(); // 数据和方法封装
};
void main() {
    Egg e1; // 创建对象
    e1.break(); // 对象自己执行动作
}
                    

课时二：C++的泛型能力、起源与国际标准

（覆盖知识点 1.2.4 - 1.3）

1.2.4 “魔法盒子” (泛型)

泛型编程 (template) 让我们只写一套代码（一个魔法盒子），就能处理所有类型的数据（玩具）。

[ 魔法盒子 (T) ]

// 1.2.4 泛型编程 (模板)
// T 是一个通用类型
template 
void Swap(T &a, T &b) {
    T temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}
// 编译器自动生成 Swap 和 Swap
                    

1.3 “Compilo的通用规则书”

为了让我们的C++代码能在 Mac, Windows, Linux 上都能运行（可移植性），所有“翻译官”(编译器)都必须遵守 ISO 国际标准。

📜

ISO/IEC 14882 (国际标准)

- C++98/03 (基础)
- C++11 (现代C++起点)
- C++14, C++17, C++20 ...

// C++11 风格的代码
auto x = {1, 2, 3}; 

// C++98 风格的代码
int y[] = {1, 2, 3};

// 遵守标准可确保代码在不同
// 编译器 (g++, Clang, MSVC) 上行为一致
                    

课时三：程序创建的技巧与总结

（覆盖知识点 1.4 - 1.5）

1.4 “工厂三步法” (编译与链接)

我们写的代码 (.cpp) 只是“食谱”。它必须经过“Compilo翻译官”和“Linker组装工”的处理，才能变成可运行的机器人 (.exe)。

1. 源代码
(.cpp)

→ 🤖 →

2. 目标代码
(.o / .obj)

→ 🔗 →

3. 可执行文件
(.exe / a.out)

// 1. 编写源代码 (hello.cpp)
#include 
int main() {
    std::cout << "Hello!";
    return 0;
}

// 2. 编译 (翻译官 Compilo)
// g++ -c hello.cpp -> (生成 hello.o)

// 3. 链接 (组装工 Linker)
// g++ hello.o -o hello -> (生成 hello.exe)
                    

编程启蒙练习

是时候检验你作为“编程概念设计师”的实力了！

复习题 1：C++ 融合了哪三种编程方式？

答：过程性语言 (C-Bot)、面向对象语言 (O-Bot)、泛型编程 (GP)。

复习题 2：C-Bot (过程性) 和 O-Bot (OOP) 最大的区别是什么？

答：C-Bot 强调“算法”（步骤），O-Bot 强调“数据”（类和对象）。

复习题 3：程序创建的“工厂三步法”是什么？

答：1. 编写源代码 -> 2. 编译 -> 3. 链接。

练习 1：Compilo 翻译官的角色识别

假设你是“Compilo翻译官”，在工厂门口收到以下文件，它应该如何识别并处理？

输入文件名:

练习 2：OOP 抽象设计 (伪代码)

设计一个简单的“智能灯泡”类 (Bulb)。描述它的数据和可执行的操作（方法）。

// 伪代码：智能灯泡类设计

class Bulb  // 类是蓝图
{
private:
    // 数据成员 (私有：内部状态)
    string color;   
    int brightness; 

public:
    // 成员函数 (公有：操作按钮)
    void turn_on();     
    void turn_off();    
    void set_color(string new_color); 
    void show_status(); 
};

// 在主程序中创建对象并使用
int main()
{
    Bulb living_room_light; // 创建一个对象
    living_room_light.set_color("Yellow");
    living_room_light.turn_on();
    living_room_light.show_status();
    return 0;
}
                    

本章知识点总结与复习 (1.5)

1. C++的超级能力（三大范式）

范式名称	核心关注点	C++实现工具
过程性编程	算法和执行步骤（如菜谱）	C语言基础、函数
面向对象编程 (OOP)	数据和数据操作（如智能包裹）	类 (Class) 和对象 (Object)
泛型编程 (GP)	独立于类型（如魔法盒子）	模板 (Template) 和 STL

2. 程序创建的工厂流程

$$ \text{源代码} \xrightarrow{\text{编译}} \text{目标代码} \xrightarrow{\text{链接}} \text{可执行文件} $$

源代码： 人类可读的代码 (例如 mycode.cpp)。
编译： 翻译成机器语言 (目标代码，例如 mycode.o)。
链接： 将目标代码与库函数组合，形成最终程序。

C++启蒙课程：第1章 预备知识