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   何謂程序

　　程序，即過程的順序，準(zhǔn)確地說應(yīng)該是順序排列的多個(gè)過程，其是方法的描述。比如吃菜，先用筷子夾起菜，再用筷子將菜送入嘴中，最后咀嚼并吞下。其中的夾、送、咀嚼和吞下就被稱作命令，而菜則是資源，其狀態(tài)（如形狀、位置等）隨著命令的執(zhí)行而不斷發(fā)生變化。上面就是吃菜這個(gè)方法的描述，也就是吃菜的程序。

　　任何方法都是為了改變某些資源的狀態(tài)而存在，因此任何方法的描述，也就是程序，也都一定有命令這個(gè)東西以及其所作用的資源。命令是由程序的執(zhí)行者來實(shí)現(xiàn)的，比如上面的吃菜，其中的夾、送等都是由吃菜的人來實(shí)現(xiàn)的，而資源則一定是執(zhí)行者可以改變的東西，而命令只是告訴執(zhí)行者如何改變而已。

　　電腦程序和上面一樣，是方法的描述，而這些方法就是人期望電腦能做的事（注意不是電腦要做的事，這經(jīng)常一直混淆著許多人），當(dāng)人需要做這些事時(shí)，人再給出某些資源以期電腦能對其做正確的改變。如計(jì)算圓周率的程序，其只是方法的描述，本身是不能發(fā)生任何效用的，直到它被執(zhí)行，人為給定它一塊內(nèi)存（關(guān)于內(nèi)存，請參考《C++從零開始（三）》），告訴它計(jì)算結(jié)果的精度及計(jì)算結(jié)果的存放位置后，其才改變?nèi)藶榻o定的這塊內(nèi)存的狀態(tài)以表現(xiàn)出計(jì)算結(jié)果。

　　因此，對于電腦程序，命令就是CPU的指令，而執(zhí)行者也就由于是CPU的指令而必須是CPU了，而最后的資源則就是CPU可以改變其狀態(tài)的內(nèi)存（當(dāng)然不止，如端口等，不過一般應(yīng)用程序都大量使用內(nèi)存罷了）。所以，電腦程序就是電腦如何改變給定資源（一般是內(nèi)存，也可以是其他硬件資源）的描述，注意是描述，本身沒有任何意義，除非被執(zhí)行。

　　何謂編程

　　編程就是編寫程序，即制訂方法。為什么要有方法？方法是為了說明。而之所以要有說明就有很多原因了，但電腦編程的根本原因是因?yàn)檎Z言不同，且不僅不同，連概念都不相通。

　　人類的語言五花八門，但都可以通過翻譯得到正解，因?yàn)槿祟惿�存在同一個(gè)四維物理空間中，具有相同或類似的感知。而電腦程序執(zhí)行時(shí)的CPU所能感受到的空間和物理空間嚴(yán)重不同，所以是不可能將電腦程序翻譯成人類語言的描述的。這很重要，其導(dǎo)致了大部分程序員編寫出的拙劣代碼，因?yàn)槿讼氲暮碗娔X想的沒有共性，所以他們在編寫程序時(shí)就隨機(jī)地?zé)o目的地編寫，進(jìn)而導(dǎo)致了拙劣卻可以執(zhí)行的代碼。
電腦的語言就是CPU的指令，因?yàn)镃PU就這一個(gè)感知途徑（準(zhǔn)確地說還有內(nèi)存定位、中斷響應(yīng)等感知途徑），不像人類還能有肢體語言，所以電腦編程就是將人類語言書寫的方法翻譯成相應(yīng)的電腦語言，是一個(gè)翻譯過程。這完全不同于一般的翻譯，由于前面的紅字，所以是不可能翻譯的。

　　既然不可能翻譯，那電腦編程到底是干甚？考慮一個(gè)木匠，我是客人。我對木匠說我要一把搖椅，躺著很舒服的那種。然后木匠開始刨木頭，按照一個(gè)特殊的曲線制作搖椅下面的曲木以保證我搖的時(shí)候重心始終不變以感覺很舒服。這里我編了個(gè)簡單的程序，只有一條指令——做一把搖著很舒服的搖椅。而木匠則將我的程序翻譯成了刨木頭、設(shè)計(jì)特定的曲木等一系列我看不懂的程序。之所以會(huì)這樣，在這里就是因?yàn)槲疑�活的空間和木工（是木工工藝，不是木匠）沒有共性。這里木匠就相當(dāng)于電腦程序員兼CPU（因?yàn)樽詈笥赡窘硜碇谱鲹u椅），而木匠的手藝就是CPU的指令定義，而木匠就將我的程序翻譯成了木工的一些規(guī)程，由木匠通過其手藝來實(shí)現(xiàn)這些規(guī)程，也就是執(zhí)行程序。

　　上面由于我生活的空間和木工（指木工工藝，不是工人）沒有共性，所以是不可能翻譯的，但上面翻譯成功了，實(shí)際是沒有翻譯的。在木工眼中，那個(gè)搖椅只是一些直木和曲木的拼接而已，因?yàn)槟竟た臻g中根本沒有搖椅的概念，只是我要把那堆木頭當(dāng)作搖椅，進(jìn)而使用。如果我把那堆木頭當(dāng)作兇器，則它就是兇器，不是什么搖椅了。

　　“廢話加荒謬加放屁！”，也許你會(huì)這么大叫，但電腦編程就是這么一回事。CPU只能感知指令和改變內(nèi)存的狀態(tài)（不考慮其他的硬件資源及響應(yīng)），如果我們編寫了一個(gè)計(jì)算圓周率的程序，給出了一塊內(nèi)存，并執(zhí)行，完成后就看見電腦的屏幕顯示正確的結(jié)果。但一定注意，這里電腦實(shí)際只是將一些內(nèi)存的數(shù)值復(fù)制、加減、乘除而已，電腦并不知道那是圓周率，而如果執(zhí)行程序的人不把它說成是圓周率那么那個(gè)結(jié)果也就不是圓周率了，可能是一個(gè)隨機(jī)數(shù)或其他什么的，只是運(yùn)氣極好地和圓周率驚人地相似。

　　上面的東西我將其稱為語義，即語言的意義，其不僅僅可應(yīng)用在電腦編程方面，實(shí)際上許多技術(shù)，如機(jī)械、電子、數(shù)學(xué)等都有自己的語言，而那些設(shè)計(jì)師則負(fù)責(zé)將客戶的簡單程序翻譯成相應(yīng)語言描述的程序。作為一個(gè)程序員是極其有必要了解到語義的重要性的（我在我的另一篇文章《語義的需要》中對代碼級的語義做過較詳細(xì)的闡述，有興趣可以參考之），在后續(xù)的文章中我還將提到語義以及其對編程的影響，如果你還沒有理解編程是什么意思，隨著后續(xù)文章的閱讀應(yīng)該能夠越來越明了。

    電腦編程的基礎(chǔ)知識——編譯器和連接器

　　我從沒見過（不過應(yīng)該有）任何一本C++教材有講過何謂編譯器（Compiler）及連接器（Linker）（倒是在很老的C教材中見過），現(xiàn)在都通過一個(gè)類似VC這樣的編程環(huán)境隱藏了大量東西，將這些封裝起來。在此，對它們的理解是非常重要的，本系列后面將大量運(yùn)用到這兩個(gè)詞匯，其決定了能否理解如聲明、定義、外部變量、頭文件等非常重要的關(guān)鍵。

　　前面已經(jīng)說明了電腦編程就是一個(gè)“翻譯”過程，要把用戶的程序翻譯成CPU指令，其實(shí)也就是機(jī)器代碼。所謂的機(jī)器代碼就是用CPU指令書寫的程序，被稱作低級語言。而程序員的工作就是編寫出機(jī)器代碼。由于機(jī)器代碼完全是一些數(shù)字組成（CPU感知的一切都是數(shù)字，即使是指令，也只是1代表加法、2代表減法這一類的數(shù)字和工作的映射），人要記住1是代表加法、2是代表減法將比較困難，并且還要記住第3塊內(nèi)存中放的是圓周率，而第4塊內(nèi)存中放的是有效位數(shù)。所以發(fā)明了匯編語言，用一些符號表示加法而不再用1了，如用ADD表示加法等。
由于使用了匯編語言，人更容易記住了，但是電腦無法理解（其只知道1是加法，不知道ADD是加法，因?yàn)殡娔X只能看見數(shù)字），所以必須有個(gè)東西將匯編代碼翻譯成機(jī)器代碼，也就是所謂的編譯器。即編譯器是將一種語言翻譯成另一種語言的程序。

　　即使使用了匯編語言，但由于其幾乎只是將CPU指令中的數(shù)字映射成符號以幫助記憶而已，還是使用的電腦的思考方式進(jìn)行思考的，不夠接近人類的思考習(xí)慣，故而出現(xiàn)了紛繁復(fù)雜的各種電腦編程語言，如：PASCAL、BASIC、C等，其被稱作高級語言，因?yàn)楸容^接近人的思考模式（尤其C++的類的概念的推出），而匯編語言則被稱作低級語言（C曾被稱作高級的低級語言），因?yàn)樗鼈儾皇呛芊�合人類的思考模式，人類書寫起來比較困難。由于CPU同樣不認(rèn)識這些PASCAL、BASIC等語言定義的符號，所以也同樣必須有一個(gè)編譯器把這些語言編寫的代碼轉(zhuǎn)成機(jī)器代碼。對于這里將要講到的C++語言，則是C++語言編譯器（以后的編譯器均指C++語言編譯器）。

　　因此，這里所謂的編譯器就是將我們書寫的C++源代碼轉(zhuǎn)換成機(jī)器代碼。由于編譯器執(zhí)行一個(gè)轉(zhuǎn)換過程，所以其可以對我們編寫的代碼進(jìn)行一些優(yōu)化，也就是說其相當(dāng)于是一個(gè)CPU指令程序員，將我們提供的程序翻譯成機(jī)器代碼，不過它的工作要簡單一些了，因?yàn)閺娜祟惖乃伎挤绞睫D(zhuǎn)成電腦的思考方式這一過程已經(jīng)由程序員完成了，而編譯器只是進(jìn)行翻譯罷了（最多進(jìn)行一些優(yōu)化）。

　　還有一種編譯器被稱作翻譯器（Translator），其和編譯器的區(qū)別就是其是動(dòng)態(tài)的而編譯器是靜態(tài)的。如前面的BASIC的編譯器在早期版本就被稱為翻譯器，因?yàn)槠涫窃谶\(yùn)行時(shí)期即時(shí)進(jìn)行翻譯工作的，而不像編譯器一次性將所有代碼翻成機(jī)器代碼。對于這里的“動(dòng)態(tài)”、“靜態(tài)”和“運(yùn)行時(shí)期”等名詞，不用刻意去理解它，隨著后續(xù)文章的閱讀就會(huì)了解了。

　　編譯器把編譯后（即翻譯好的）的代碼以一定格式（對于VC，就是COFF通用對象文件格式，擴(kuò)展名為.obj）存放在文件中，然后再由連接器將編譯好的機(jī)器代碼按一定格式（在Windows操作系統(tǒng)下就是Portable Executable File Format——PE文件格式）存儲(chǔ)在文件中，以便以后操作系統(tǒng)執(zhí)行程序時(shí)能按照那個(gè)格式找到應(yīng)該執(zhí)行的第一條指令或其他東西，如資源等。至于為什么中間還要加一個(gè)連接器以及其它細(xì)節(jié)，在后續(xù)文章中將會(huì)進(jìn)一步說明。

　　也許你還不能了解到上面兩個(gè)概念的重要性，但在后續(xù)的文章中，你將會(huì)發(fā)現(xiàn)它們是如此的重要以至于完全有必要在這嘮叨一番。