【C++】一个极简但完整的C++程序

一、一个极简但完整的C++程序

我们编写程序是为了解决问题和任务的。

1、任务：
某个书店将每本售出的图书的书名和出版社，输入到一个文件中，这些信息以书售出的时间顺序输入，每两周店主会手工计算每本书的销售量、以及每个出版社的销售量。报表以出版社名称的字母顺序排序，以便下订单进货，填补已经卖出去的书。

现在我们写一个程序来完成这个任务。

2、分解任务
将复杂问题分解成一个个容易实现的小问题。分而治之divide and conquer, 逐步求精stepwise refinement。
上面书店任务分成以下4个子任务：
（1）读取销售文件；
（2）根据书名和出版社名称计算销售量
（3）以出版社名称对书名进行排序
（4）输出结果

子问题3还是太复杂，继续分隔任务：
（1）读取销售文件；
（2）根据书名和出版社名称计算销售量
（3a）按出版社排序 （3b）对每个出版社的书，按书名排序 （3c）在每个出版社组中，比较相邻的书名，如果二者匹配，增加第一个的数量，删除第二个。
（4）输出结果

子问题脉络不清，继续整理动作序列：
（1）读取销售文件；
（2）对文件排序————先按出版社，然后在出版社内部按书名排序；
（3）压缩重复的书名；
（4）将结果写入文件；
这个动作序列就是算法algorithm，下面就是把这个算法转化为C++语言的程序。

3、编写程序

（1）C++语句 
在C++语言中，操作数operand + 操作符operator = 表达式expression。也就是动作被称为表达式。
以分号结尾的表达式称为语句statement。语句是C++中最小的程序单元。上述代码就是3条语句。

语句A：是一个声明语句declaration。
book_count是标识符identifier或者叫符号变量symbolic variable,简称变量variable，或者对象object。都是指计算机内存中的一块区域，这块区域是存储整数值的，这块区域与变量名book_count相关联。认真看过编译原理的同学就知道，变量名其实是给程序员看的，程序编译的时候，变量名直接被编译器映射成首地址和长度(长度是从变量的类型上看到的，比如上面的int类型)。
0是文字常量literal constant，表示变量book_count被初始化为0。

语句B：是一个赋值语句assignment。作用就是把变量books_on_shelf和变量books_on_order的值相加，并把结果写入变量book_count的内存区域中。当然前提是books_on_shelf和books_on_order都已经被声明和初始化过了。

语句C：是一个输出语句output。作用是在用户终端先输出一个字符串，再输出与变量名book_count相关联的内存区域中的值。
cout是用户终端；<<是输出操作符。

（2）编写C++程序
把上述语句按逻辑语义分组，就形成一些有名字的单元，这些单元称为函数function。
每个程序都是由一系列函数组成的。那照葫芦画瓢，我们把书店任务子任务（1）读取销售文件的实现语句都组织到一个称为readIn()的函数中。其他任务同理分别组织到：sortBook()、compactBook()、printBook()函数。

在C++中，每个程序必须有一个main()函数，程序才能运行。因为main函数是一个程序的入口(当然你也可以设置其他入口，但每必要)。这个main函数是由程序员写的。

一个程序是不可能一下子从头到尾一口气写出来的，都是渐进式一点点添加完成的，所以下面我们先用哑函数来实现这个书店的任务，也就是先把程序代码的整体大块写出来：

解释：
a、上图ABCDEF都是函数。通常函数由四部分组成：返回类型、函数名、参数表、函数体。
void表示该函数没有返回值。int表示函数返回值是整数类型。
参数表由小括号括起来。多个参数由逗号分开。
函数体由花括号括起来。函数体由多个程序语句序列构成。

b、上图F函数是main函数，main函数是一个程序的入口。也就是说这个程序是从main函数开始执行的，然后是从上往下依次执行的，除非遇到条件语句、分支语句、控制流语句等才会跳出执行，跳出执行完毕后，继续回到原来位置继续往下执行。
return 是C++预定义的语句，作用是终止函数的执行。return 后面的值是函数的返回值return value。在C++标准中，如果main函数没有显示的提供返回语句，则默认返回0。

c、上例中，函数BCDE都是定义函数。main函数里面的才是函数调用。当开始执行main函数时，main函数体先调用invoke函数（这部分在编译时讲过），然后才是readIn,sortBook,依次往后，执行到return 0；后，程序正常结束。

d、include是预处理器指示符preprocessor include directive，预处理器指示符用#号 标识。作用是复制iostream文件中的内容到本文本文件中，这是预处理器的作用，预处理器又是捆绑在编译器中。
iostream是输入输出流库标准文件，文件中就包括比如cout的信息。但是类似cout这样的关键字不是你可以直接在代码文本中使用的，你还得加上using namespace std;语句才可以直接使用。
这条语句被称为using指示符using directive。C++标准库中的名字都是在一个叫std的名字空间中声明的。using指示符告诉编译器要使用在名字空间std中声明的名字。

4、编译程序
当我们的文本程序文件————.cpp文件中的代码编写完毕后，就改执行这个.cpp文件，看它是否可以帮我我们完成书店的任务。
代码是人类认识的文本，计算机cpu只认识0和1，所以代码到执行中间还有很长的路，这个路就是编译。
编译也是一个非常非常复杂的过程，建议大家先看：【C++】编译原理-CSDN博客
这里我就简单说一些流程就好了。

（1）编辑-编译-调试 edit-compile-debug
在程序编译阶段，一般情况下，都会报出bug，就是我们写的程序计算机理解不了，编译器都会报出来，比如你的代码犯了语法错误、类型错误等，编译器就会报错，此时你首先要明白，既然报错就一定是你代码的错，不可能是计算机的错，所以要改的是你的代码。然后你就进入编辑-编译-调试这个循环过程，直到顺利编译完毕，没有bug为止。

（2）代码生成code generation
当编译成功后，也就是你的代码被编译器成功转化为目标代码或汇编指令代码，这些代码是cpu理解的代码。而你编译成功的结果一般是生成一个.exe的可执行文件，如上图的G。

5、执行程序
双击运行G这个可执行文件，就是上图的H。
如果H的运行结果符合我们的要求，比如正确统计出来并显示，那就任务完成。上图的结果H显然不是我们想要的结果，哈哈，那是因为的的代码还没开始写，我们用的是哑函数，这里主要展示项目开发的流程，实际功能就根本没开始写呢。下面我们开始慢慢补充。

6、补充1
我们先不补充这几个函数，我们补充一种情况：比如如果销售很慢，比如这两周店主卖出了0本，或者只卖出了1本。当卖出0本时，我们也要给店主回复个没有销售记录的提示。当卖出1本时，我们就不必要排序和压缩了。当然如果卖出了2本或2本以上，那就走正常流程了。我们先用if语句实现这种情况，代码如下：

（1）此时就得修改readIn函数的返回值，我们根据readIn函数的返回值决定程序该如何执行。
（2）修改main函数。首先是获取readIn函数的返回值，代码A，用一个整型变量count接受readIn函数的返回值。
如果readIn函数返回值count大于1，就是卖出了2本或者2本以上，那我们正常执行，就是继续执行排序、压缩。
如果readIn函数返回值count等于0，就是没有销售，返回一个字符串“no sales this nonth...”
如果readIn函数返回值count不等于0，就执行else语句，也就是B语句，就是调用writeBook函数。

暂时先补充这一个逻辑，后面我们学到相关的知识点在继续补充。