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2. C++程式設計 請老師填入姓名主講 課本：掌握C++程式設計 作者：文淵閣工作室 文魁行銷出版發行

3. 第一章 認識C++程式語言 課前指引 C++ 語言發展至今，已使用在各種不同的電腦平台上，應用範圍非常廣泛，包括個人電腦上的辦公室軟體、資料庫、繪圖套裝軟體等，到大型電腦上的商業應用軟體、UNIX 作業系統等，大部分是以 C++ 語言設計。C++ 語言具有下面的特點：移植性高、強大類別庫、可模組化、兼具高低階語言能力。

4. 章節大綱 1-1C++ 程式語言是什麼？ 1-2C++ 的開發環境 1-3 撰寫 C++ 程式準備工作 1-4 基本程式指令 備註：可依進度點選小節

5. 1.1 C++ 程式語言是什麼？ • 程式語言是程式設計師與電腦溝通的管道，藉由程式設計所開發的各種軟體，可以讓電腦為我們解決許多生活上的問題。 • C++ 語言是最常使用的程式語言之一，其功能強大，目前很多系統及應用軟體都是用使用 C++ 語言撰寫，因此以C++ 語言做為學習程式設計的基礎是非常好的選擇。

6. 1.1 C++ 程式語言是什麼？ • C++ 的特點 • 移植性高 • 強大類別庫 • 可模組化 • 兼具高低階語言

7. 1.1 C++ 程式語言是什麼？ • 程式語言的編譯 • 電腦所認識的語言稱為「機器碼」，而機器碼是由眾多「0」與「1」的數字所構成 • 程式語言可分為編譯式語言及直譯式語言兩種 • 編譯式語言是使用編譯器（Compiler）將程式語言翻譯成機器碼，程式設計師所撰寫的程式只要經過該語言的編譯器編譯成機器碼，就能在電腦上執行，達成所賦予的任務。（如C++） • 直譯式語言則是使用直譯器（Intepreter）對程式碼做逐行解譯，每解譯一行就會執行該行程式，設計者立刻可以見到該行程式的執行結果，如果有錯誤可以立即修改，對於初學者的除錯非常方便。（如BASIC）

8. 1.2 C++ 的開發環境 • 開發程式的步驟： • 撰寫： • 在文書編輯軟體中輸入程式碼，最簡單的方式就是用 Windows 系統內建的「記事本」編輯，或是使用其他的文字編輯器。 • 編譯： • 程式撰寫完成後開啟編譯器進行編譯，編譯過程中如果出現語法錯誤將無法完成編譯，必須修改錯誤的程式碼後再進行編譯，直到所有語法都正確才能完成編譯。 • 執行及檢查： • 編譯完成後，執行編譯產生的檔案觀察執行結果，若結果不符預期則需修改程式，重新編譯、觀察執行結果，直到結果符合需求為止。

9. 1.2 C++ 的開發環境 • 市面上有許多 C++ 語言整合性開發環境軟體，這些軟體已預先內建自行設計的文字編輯器，用來撰寫程式碼，撰寫完後按一個鍵就會自動進行編譯及執行，而且通常會有完善的除錯功能，方便設計者改正錯誤，大幅提高程式設計的效率 • 目前使用者最多的 C++ 整合開發環境軟體為 Dev-C++ 及 Visual C++Express，不但功能強大，而且這兩套軟體都是免費的。

10. 1.2 C++ 的開發環境 • Dev-C++ • Dev-C++ 的功能雖然比不上 Visual C++ 強大，但其系統檔案非常小，只有9M，佔用的資源很少，並且支援中文，操作方式簡易，各種整合功能一應俱全，很適合初學 C++ 語言者使用。 • Visual C++ • 微軟公司提供各種語言的免費 Express 版本，其中包含 Visual C++ 2010 Express， 使用者可在其網站上自由下載。 • 詳細安裝步驟，請同學翻閱課本1-5至1-12頁說明。

11. 1.3 撰寫 C++ 程式準備工作 • C++程式中有些部分是在每個程式都會使用到，可將其視為 C++ 程式的基本架構，包括： • C++ 程式執行是由 main() 函式開始，所以 C++ 程式一定要有main() 函式。 • 每個程式必定都有輸出或輸入的部分，要使用輸出、輸入指令必須引入部分標頭檔。 • 顯示 C++ 程式的結果時，若不加上暫停的指令，將立刻關閉顯示結果的視窗而無法觀察到執行結果。 • 設計者可先建立好這些程式碼，再複製到新程式檔內，而不必每次都重複輸入。

12. 1.3 撰寫 C++ 程式準備工作 • Dev-C++ 工作環境

13. 1.3 撰寫 C++ 程式準備工作 • 標頭檔及命名空間 • 要將各資訊顯示在螢幕上的指令是「cout」，而讓使用者在鍵盤上輸入資料的指令是「cin」，這些輸出或輸入的功能幾乎在每個程式都無法避免。 • 系統將規範有關輸出及輸入功能的事項置於 <iostream> 檔中，程式中若要使用輸出及輸入功能需先將 <iostream> 引入才可使用，否則編譯時會產生錯誤。

14. 1.3 撰寫 C++ 程式準備工作 • 引入 <iostream> 標頭檔的語法為： #include <iostream> • C++ 語言中，前面有「＃」符號的程式列，在編譯時會透過編譯器內建的前置處理器，在編譯其他程式碼之前就先被讀入。 • cin、cout 等輸入及輸出功能的指令是定義在「std」命名空間中，所以要使用這些指令時的語法為「std::cin」、「std::cout」，每次使用都要重複輸入「std::」豈不是太麻煩了？只要使用 using 指令宣告要使用的命名空間，往後在此命名空間中的指令都可以省略命名空間的名稱。

15. 1.3 撰寫 C++ 程式準備工作 • 宣告命名空間的語法為： • using namespace 命名空間; • 此處要宣告使用的命名空間名稱為「std」： • using namespace std; • 做了上述宣告後，在程式中要使用輸入及輸出功能的指令時，只需輸入「cin」、「cout」就可以，非常方便，而且節省許多輸入程式碼的時間。

16. 1.3 撰寫 C++ 程式準備工作 • 主程式區塊 • 一個程式少則數十列，多則數百甚至數千列，電腦如何得知要由那一列程式開始執行呢？ • C++ 程式指定會由 main() 函式開始執行，所以每個程式都要有main() 函式，程式開始執行時會由 main() 函式區塊中的程式碼一列一列依序向下執行。 • C++ 語言規定 main() 函式的傳回值必需是整數，所以在 main() 函式的最後要以「return 整數」做為函式的結束指令，通常使用「return 0」即可，表示由main() 函式返回，也就是結束 C++ 程式的執行。

17. 1.3 撰寫 C++ 程式準備工作 • 在 C++ 語言中，函式中的程式碼必須被包含在一對大括號之中，即函式是以「{」開始，「}」結束。綜合上述規則，主程式區塊的寫法為：

18. 1.3 撰寫 C++ 程式準備工作 • C++ 程式執行時，電腦會開啟一個新的視窗來顯示執行結果，當程式執行完畢後，就自動關閉顯示結果的視窗。 • 由於電腦執行的速度非常快，使用者往往只見到螢幕閃了一下，什麼也沒有看見，視窗就關閉了，使用者根本不知道執行結果是什麼！ • 通常設計者會在主程式的倒數第二列（最後一列是「return 0」）加入暫停指令，讓程式在結束（即關閉視窗）前可以暫停一下，讓使用者觀察執行結果。

19. 1.3 撰寫 C++ 程式準備工作 • C++ 暫停指令的語法為： • system("pause"); • 暫停指令的執行結果為： • 等使用者觀察完結果後，按任意鍵就可繼續執行程式而關閉視窗。

20. 1.3 撰寫 C++ 程式準備工作 • C++ 的程式基本架構： • 以後每個程式都要使用此段基本架構，要撰寫新程式時只要將「程式敘述」移除，再於該處撰寫新程式碼即可。

21. 1.4 基本程式指令 • 輸出及輸入是程式與使用者溝通的管道。 • 換行則可讓輸出的資料具有段落結構，避免使用者在一堆雜亂的顯示中不知所措。

22. 1.4 基本程式指令 • 輸出及換行指令 • 通常學習 C++ 語言者所學的第一個程式指令都是 cout，其作用是將資料送到「標準輸出」上，如果沒有特別設定，標準輸出是指電腦螢幕。 • 將執行結果在電腦螢幕上顯示，幾乎是每個程式都要使用的功能，所以 cout 指令是使用最頻繁的指令。 • cout 指令的語法為： • cout << 輸出內容一 [<< 輸出內容二 …………];

23. 1.4 基本程式指令 • 輸出及換行指令 • cout 指令可以一次輸出多段內容，輸出「內容二」會緊接著輸出「內容一」之後顯示，輸出「內容三」會緊接著輸出「內容二」之後顯示，依此類推。 • C++ 的程式列是以分號「;」做為結束，所以要記得在每列程式結束處加上分號，否則會產生編譯錯誤，這是剛開始撰寫程式者最容易犯的錯誤。

24. 1.4 基本程式指令 • 輸出及換行指令 • 輸出內容主要分為兩種型態：如果是字串，則必須在字串前後加上「”」符號，例如： • cout << "這是字串示範"; • 如果是數值，則直接輸出數值即可： • cout << 1234; • 當然，也可以在數值前後加上「”」符號，將數值做為字串使用，例如： • cout << "1234";。

25. 1.4 基本程式指令 • 輸出及換行指令 • cout 指令輸出時會將全部內容都連接在一起，即使是以不同程式列撰寫 cout指令也是如此，例如下面範例是在一列中輸出兩段內容： • cout << "Dev-C++" << "程式示範"; • 將兩段內容分別以不同程式列輸出，其結果仍然相同，皆為「Dev-C++ 程式示範」： • cout << "Dev-C++"; • cout << "程式示範";

26. 1.4 基本程式指令 • 輸出及換行指令 • 如果要將輸出內容顯示於下一列，該如何做呢？ endl 指令可將輸出位置移到下一列的開始位置，讓其後的輸出顯示於下一列。 • endl 指令的語法為： • cout << endl; • 例如下面的程式碼： • cout << "Dev-C++" << "程式示範" << endl; • cout << "這些文字會顯示於第二列"; • 執行結果為： • Dev-C++程式示範 • 這些文字會顯示於第二列

27. 1.4 基本程式指令 • 建立 C++ 程式 • 詳細操作步驟，請同學翻閱課本1-20至1-22頁

28. 1.4 基本程式指令 • 程式碼縮排 • C++ 程式的區塊是以一對大括號「{ }」做為界限，例如前一小節範例的main() 函式中，所有程式碼都在大括號內。 • 程式較為複雜時，會有相當多層次的大括號出現，設計者常會搞不清楚那一個左大括號和右大括號是一組，或缺了部分大括號而造成編譯錯誤。 • 設計程式時，可以使用空白鍵或 [Tab] 鍵將程式敘述縮排，將同一階層的程式碼整齊排列，同組的大括號也可置於相同位置，如此不但提高程式可讀性，也減少語法錯誤。

29. 1.4 基本程式指令 無縮排：吃力難讀！ C++ 程式是根據大括號及分號來判斷每一列程式的結束位置，在程式列中加入空白鍵、[Tab] 鍵、空白列等都不會影響程式編譯及執行。 有縮排：清爽好讀！

30. 1.4 基本程式指令 • 以 Visual C++ 建立程式 • 詳細操作步驟，請同學翻閱課本1-23至1-25頁

31. 1.4 基本程式指令 • 輸入指令 • cout 的作用是將資料送到「標準輸出」上，而 cin 的作用與 cout 相反，是讓使用者由「標準輸入」裝置輸入資料，如果沒有特別設定，標準輸入是指鍵盤。 • cin 指令也是使用相當頻繁的指令，例如教師若要利用電腦幫忙計算成績，則需先由鍵盤輸入學生成績。

32. 1.4 基本程式指令 • 輸入指令 • cin 指令的語法為： • cin >> 變數一 [>> 變數二…………]; • 使用者輸入的資料是儲存於「>>」符號後面的變數中，變數及資料型態將在下一章中詳細說明。

33. 1.4 基本程式指令 • 輸入指令 • 因為 cin 指令執行時只會在螢幕上顯示閃爍的游標，不會顯示任何提示訊息，使用者往往不知所措，因此在使用 cin 指令之前通常會用 cout 指令輸出一段提示訊息，告知使用者如何輸入資料。例如要使用者輸入數學成績的程式碼為： • cout << "請輸入數學成績(0-100)："; • cin >> score; • 執行結果為： 接下頁

34. 1.4 基本程式指令 • 輸入指令 • 輸入資料時，當使用者按下 [Enter] 鍵後就視為輸入結束，cin 指令會將使用者輸入的資料存入變數中。

35. 1.4 基本程式指令 • 輸入指令 • cin 指令也可以一次輸入多筆資料，例如讓使用者一次輸入數學及英文成績： • cout << "請輸入數學、英文成績："; • cin >> score1 >> score2; • 多筆資料要如何輸入呢？ • 每次輸入在使用者按下 [Enter] 鍵或 [Tab] 鍵或 空白 鍵後就視為一筆資料。 • 例如使用者輸入「78 92」，其結果為「score1=78，score2=92」。 使用 cin 指令一次輸入多筆資料雖然看起來很方便，但即使如上例加入提示訊息，大多數使用者仍不知道該如何在同一列中輸入多筆資料，所以建議盡量不要使用同一列輸入多筆資料，而在每一列僅輸入一項資料，並給予明確的提示訊息。

36. 1.4 基本程式指令 • 範例時間：輸入姓名及成績 • 詳細操作步驟，請同學翻閱課本1-26至1-28頁

37. 1.4 基本程式指令 • 程式註解 • 當程式變得龐大或撰寫時間久遠時，往往會忘記撰寫程式碼的本意，這時就必須重新推敲程式的邏輯及意義，無形中浪費了許多時間。因此，初學者最好養成為程式碼做註解的好習慣。 • 註解程式碼是標示程式的目的或解釋為何要如此撰寫程式，註解本身不會被執行，如此不但有助於未來自己解讀程式，也有助於他人對本程式的了解。 • C++ 是以雙斜線「//」做為註解符號，語法為： • //註解文字

38. 1.4 基本程式指令 • 程式註解 • 當 C++ 編譯器見到註解符號時，會忽略同列中在註解符號後面的文字。例如： • //取得使用者輸入的姓名 • cin >> name; • 註解文字可以單獨成為一列，如上面的範例；有時為了節省程式撰寫空間，也可以跟隨在程式敘述之後，例如： • cin >> name; //取得使用者輸入的姓名

39. 1.4 基本程式指令 • 程式註解 • 以雙斜線做為註解符號的方式對於單列程式的註解非常方便，但如果註解文字很長需跨越多列時，每一列都要加上雙斜線做為註解則是一件繁瑣的工作。 • C++ 提供另一種註解文字的方式，就是將註解文字以「/*」及「*/」符號包住，所有在「/*」及「*/」符號之間的文字都是註解文字，語法為： • /* 註解文字一 • 註解文字二 • …………… */

40. 1.4 基本程式指令 • 程式註解 • 以雙斜線及「/*⋯*/」符號做為註解最大的不同，在於雙斜線註解文字只能使用於單列文字，不能跨列，但其使用較為簡便；「/*⋯*/」符號可以跨列做多列註解，使用時要注意「/*」及「*/」符號必須成對，如果未成對，編譯器會出現錯誤。 • Dev-C++ 文字編輯器也提供程式註解功能，能讓設計者暫時將部分程式列視為註解列而不予執行，對於程式除錯有很大幫助。 • 詳細操作步驟，請同學翻閱課本1-29頁。

41. 1.4 基本程式指令 • 程式註解 • 如果要將已標示為註解的程式列還原，也就是移除這些程式列的註解符號，可進行相同程序的操作，只是執行的功能改為「回復註解前狀態」：選取要註解的程式列，選取的程式列會呈現反白，執行功能表 編輯 / 回復註解前狀態，就會移除這些程式列的註解符號。

42. 1.4 基本程式指令 • 程式除錯 • 沒有人不會犯錯，設計者開發應用程式時，撰寫的程式碼不可能沒有錯誤。 • 當程式碼發生錯誤要視為正常現象，如何提升程式的除錯能力才是初學者最重要的事。

43. 1.4 基本程式指令 • 程式除錯 • 程式中最常發生的是語法錯誤，例如初學者常忘記在程式敘述的尾端加上分號「;」，於是在編譯時產生下列錯誤訊息： 第 5 列程式忘記在尾端加上分號，編譯時會在下方自動開啟 除錯/ 監看 視窗，顯示第 6 列程式之前少了分號。

44. 1.4 基本程式指令 • 程式除錯 • 較難找出的錯誤是程式通過編譯，但執行的結果卻與預期不符，此時可使用Dev-C++ 提供的除錯功能，可以設定程式執行的中斷點、逐步執行程式、觀察各種變數值等，以找出程式錯誤所在。要使用 Dev-C++ 的除錯功能。 • 詳細操作步驟，請同學翻閱課本1-31至1-32頁

45. 本章結束 Q&A討論時間