Синтаксис C++: операторы, точки с запятой, фигурные скобки и main()

От «оно компилируется» к «я могу это прочитать»

На предыдущей странице вы взяли исходный файл и превратили его в работающую программу с помощью компилятора. Теперь мы притормозим и посмотрим, что на самом деле было в этом файле. Каждая программа на C++ построена из одного и того же набора структурных элементов, и как только вы научитесь их называть, незнакомый файл .cpp перестанет выглядеть как шум.

Вот полная, готовая к запуску программа. Прочитайте её один раз, а затем мы разберём её строку за строкой.

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << "Hello, C++!" << endl;
    return 0;
}

Пять значимых строк, и каждая из них выполняет конкретную работу. Пройдёмся по ним.

Строка #include

#include <iostream>

Эта строка подключает заголовок <iostream>, чтобы вы могли пользоваться средствами ввода-вывода, такими как cout. #include - это директива препроцессора: она выполняется до настоящей компиляции и, по сути, вставляет содержимое этого заголовка в ваш файл.

Две вещи делают строки #include особенными:

• Они начинаются с #, что помечает их как директивы препроцессора.
• Они не заканчиваются точкой с запятой. Это и есть распространённое исключение из привычки «каждая строка заканчивается на ;», которую вы вот-вот выработаете.

Если вы используете cout, но забываете #include <iostream>, компилятор не будет знать, что такое cout, и вы получите ошибку вроде 'cout' was not declared in this scope. Решение почти всегда - недостающее включение.

Функция main

int main() {
    // ...
    return 0;
}

main - это функция, с которой начинается ваша программа. Когда вы запускаете скомпилированную программу, выполнение начинается с первой строки внутри main и останавливается, когда main возвращает значение. В каждой программе на C++ ровно одна main - ни больше, ни меньше.

Составные части:

• int - main возвращает целое число операционной системе. По соглашению 0 означает «завершилось успешно».
• main() - имя, за которым следуют скобки для параметров (здесь пустые).
• { ... } - фигурные скобки заключают тело: операторы, которые выполняются.
• return 0; - завершает main и сообщает об успехе. Если вы его опустите, C++ ведёт себя так, будто main вернула 0 за вас, но если написать его, ваше намерение становится очевидным.

Операторы и точка с запятой

Оператор - это одна полная инструкция. В C++ каждый оператор заканчивается точкой с запятой:

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int x = 5;
    int y = 10;
    cout << x + y << endl;
    return 0;
}

C++ полностью игнорирует переводы строк и лишние пробелы. Компилятору всё равно, размещаете ли вы операторы в одной строке или в десяти - именно ; сообщает ему, где заканчивается каждый оператор. Все три варианта для компилятора одинаковы:

int a = 1; int b = 2;
int a = 1;
    int b = 2;
int
a
= 1;

Эта свобода сопровождается самой частой ловушкой для новичков: забытой точкой с запятой. Посмотрите, что происходит здесь.

int x = 5    // <-- нет точки с запятой
int y = 10;

Вы получите ошибку вроде expected ';' before 'int'. Обратите внимание на подвох: компилятор осознаёт, что что-то не так, только когда доходит до следующей строки, поэтому указанный номер строки часто указывает на строку ниже фактической ошибки. Когда ошибка упоминает пропущенную ;, проверяйте строку выше той, что в сообщении.

Фигурные скобки определяют блоки

Там, где одни языки используют отступы для группировки кода, C++ использует фигурные скобки { }. Всё между парой соответствующих скобок - это один блок. Тела функций, циклы и операторы if используют их:

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int score = 85;

    if (score >= 60) {
        cout << "Pass" << endl;
        cout << "Well done" << endl;
    }

    cout << "Done checking" << endl;
    return 0;
}

Две строки внутри скобок условного оператора if выполняются только когда условие истинно. Последний cout находится вне скобок, поэтому он выполняется всегда.

Поскольку структуру определяют фигурные скобки, а не отступы, C++ не заставляет вас делать отступы. Но делать их всё равно стоит: отступы - это то, как люди читают структуру, которую определяют скобки. Распространённая ошибка - непарная скобка: каждой { нужна закрывающая }. Если вы забудете одну, компилятор обычно сообщает об ошибке ближе к концу файла (expected '}' at end of input), далеко от места, где вы на самом деле ошиблись. Подсчёт скобок или использование редактора, который сопоставляет их за вас, избавляет от множества недоразумений.

Вывод с помощью cout и <<

Вы уже видели cout несколько раз. Это стандартный поток вывода, и вы отправляете в него значения с помощью оператора << (читайте его как «помести это в вывод»):

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << "Sum: " << 2 + 3 << endl;
    cout << "Next line" << "\n";
    return 0;
}

Вы можете объединять << в цепочку, чтобы вывести несколько вещей подряд. endl завершает строку (а также сбрасывает буфер); управляющая последовательность "\n" - более лёгкий способ вывести перевод строки. Для простых программ подойдёт любой вариант.

Насчёт того using namespace std; в начале: имена из стандартной библиотеки находятся в пространстве имён std, поэтому полное имя - std::cout. Если написать using namespace std; один раз, можно опускать префикс std:: и писать просто cout. Это удобно в коротких примерах, но в крупных проектах многие команды предпочитают явный std::cout, чтобы избежать конфликтов имён, так что не удивляйтесь, встречая оба варианта.

Теперь вы можете прочитать скелет любой программы

Включения в начале, функция main как точка входа, операторы, заканчивающиеся точками с запятой, скобки, группирующие код в блоки, и cout << для вывода - этот скелет есть почти в каждом файле C++, который вы когда-либо откроете. Остальная часть языка - это детали, надстроенные поверх этих немногих форм. Когда программа выглядит пугающе, сначала найдите main, затем читайте операторы по порядку; структура вас направит.

Далее: комментарии

Сейчас каждая строка в ваших программах - это код, который читает компилятор. Дальше мы добавим строки, которые он намеренно игнорирует - комментарии - чтобы вы могли оставлять заметки себе и другим читателям. Вы увидите однострочную форму // и блочную форму /* ... */, а также узнаете, когда какая из них уместна.