程序开发流程

软件开发，通常遵循如下流程：

需求分析

首先，明确需要编程解决的问题。

例如：

• 开发一个将输入数字进行加减乘除的计算器
• 开发一个转换图片格式的程序
• 开发一个统计excel中指定信息的软件

方案设计

这一步需要思考采用何种方案来解决问题。针对同一个问题往往有许多好或坏的解法，需要仔细思考并挑选出优秀的解法。

「方案设计」在软件开发中经常被忽略。大部分情况下可能拍拍脑袋，有个思路就开始编程。 这样很容易编写出脆弱且充满「bug」的程序。

好的解决方案有以下特征：

• 简洁不复杂
• 容易实现并被他人理解
• 模块化，只要略加修改，系统的每个部分都能复用或单独升级
• 具有健壮性，当异常发生时，易恢复或有明确错误信息

编写程序

编写程序需要2个必备条件：首先要了解所使用的编程语言，即本教程所讲授的内容；其次，要准备一个文本编辑器来编写代码。

代码是编译器能够理解的文本，因此可以使用任何喜欢的文本编辑器，比如notepad、vi、emacs等。 但更推荐使用专门为编程设计的编辑器，下一章节会进行介绍。

好的编辑器使编程更加容易：

• 显示行号。当程序编译失败时，编辑器提示某一行存在错误，有行号的编辑器能定位到错误位置。
• 语法高亮。语法高亮帮助我们结构化理解程序，清楚展示程序不同组成部分。
• 挑选合适的字体。要能区分数字「0」和字母「O」、数字「1」和字母「I」（大写i）以及「l」（小写L）。推荐选用等宽字体（monospaced font），便于对齐代码缩进。字体名称中含有「mono」的一般是等宽字体，例如「DejaVu Sans Mono」就是不错的选择。

下面是一个带行号与语法高亮的例子：

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#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "Hello World!";
    return 0;
}

C++程序文件以「.cpp」为文件后缀，也有人喜欢使用「.cc」后缀，这里推荐使用「.cpp」。

大多数C++程序都会由多个cpp文件组成。大型C++程序，可能有成千上万的cpp文件。 我们从含有单个cpp文件的程序开始学习和编写。

编译

在得到可执行程序前，需要使用C++编译器对C++源代码进行编译。目前比较流行的编译器有GCC、LLVM、MSVC。

在编译「.cpp」文件时，编译器主要做如下操作：

1. 检查代码是否符合C++语言规范。如果不符合，会给出对应有问题的行号，直到代码中所有的语法错误都被修改完才能通过编译。
2. 将代码转换成由机器语言组成的文件，称为「目标文件」。后缀是「.o」或者「.obj」，前缀与对应的cpp文件名一致。

如下，有3个「.cpp」文件，生成3个对应「.o」目标文件。

链接

为得到最终的可执行文件，需要使用「链接器」将目标文件组合到一起。需要链接的内容包括如下三部分：

1. 编译器产出的目标文件
2. C++标准库。C++语言本身不提供太多功能，许多额外的实用功能被打包到「C++标准库」中。一般情况下会默认链接C++标准库，不需要额外设置。
3. 其他预编译好的库文件。将许多目标文件打包到一起，供其他程序使用其功能，这就是库文件。例如，如果想编写播放音乐的软件，需要解析与验证音频、让硬件来播放，完成这些功能需要大量的编程工作。为此，可以下载已经编写好的支持这些功能的库，利用别人的库来快速开发程序。

在产出最终的可执行文件时，链接器会检查所有跨文件的依赖关系。例如，在A.cpp中定义了某个功能，在B.cpp中使用，链接时就会将这些依赖连接起来。

如果发现某个功能找不到定义或存在重复定义，链接器会给出对应的报错信息。

测试与调试

至此，运行最终得到的可执行文件，「测试」一下运行结果是否符合预期。

如果程序不能正常工作，就需要「调试」程序，找出问题所在。后续章节会详细讲解如何调试。