- 我跟爸爸学编程：从Python到C++
- 叶哲语 叶洪涛
- 5107字
- 2020-11-23 14:59:38
序章 开启你的编程之旅
致初学者
亲爱的读者朋友，如果你是第一次接触编程，你可能首先会问，学编程很难吗？或者其实你想问的是，学编程有意思吗？如果你还是中小学生，我想你大概不会问，学习编程有什么用？只有大人才会问这样的问题。
我可以回答你，编程不难，而且十分有趣。
谁说不难啊？
我刚开始学编程的时候，觉得好难啊！如果说现在觉得不是那么难，也是在学会了一些技巧之后。
确实是这样，对于绝大多数从未接触过编程的初学者来说，要有一个适应的过程。因为它需要你改变常规的思维方式，逐渐形成一种编程思维。对于不同的初学者，这个过程可能很短，也可能很长，少则数日，多则数月。
但这并不等于你最后一定会适应。问题在于，经过这么长的时间，你是否还保持着最初的兴趣。至于它是否有助于你将来考大学、挣大钱，这个毋庸置疑。我不想多加论证，但我从没见过哪一个优秀的程序员是因为这个来学编程的。兴趣才是引导他们进入这个领域，并且获得成功的主要动力。
编程不像你在学校学习其他的知识，即便不是那么喜欢，只要你智商没有问题，外加一定的努力，总能取得不错的成绩。但编程却不是，等到最初的兴趣消耗殆尽，你最有可能的选择就是放弃。而一旦放弃可能就是永远。
虽然将来在大学期间，你仍然可以像应对其他学科一样靠刷题通过计算机等级考试。但是你要知道，手里拿着计算机等级证书却不会编程的大学生，恐怕比持有驾照却不会开车的司机还要多！
本书的目的在于，激发并保持你对于编程的兴趣，并尽快帮助你顺利度过适应期。
你小的时候玩过乐高积木吗？或者是像《我的世界》那样的电子游戏？
其实编程有些像你玩过的乐高积木，无论哪种语言，也无论多么庞大和复杂的计算机程序，基本都是由简单的语句结构和有限的规则重复搭建而成的。而且比乐高积木简便的是，众多相似或者重复的部分并不需要你一块一块地重复构建，而可以通过结构化编程来实现。
如果相比你在学校课堂上所学的语文、数学以及科学课程知识，初学一门计算机语言所应记住和掌握的知识点要少得多。
当然也有这样的孩子，完全不需要适应期，刚一接触就喜欢上了编程，如鱼得水。如果你是这种孩子，那本书就显得没有必要了。不仅本书，所有的实体书对你来说意义都十分有限。
还有的家长可能会说，我家是女孩，听说女孩不适合学编程。这话多少带有一些性别歧视的意味。确实，许多计算机兴趣班很少有女生参加。而且计算机软件的从业人员中，确实男性多于女性。
但是世界顶级的计算机专家中，从来都不乏女性的身影，而且世界上的第一名程序员也是女性。
还有，别忘了，本书的第一作者也是女孩哦！
还有的读者问，我的英文不好，能学编程吗？听说计算机程序都是由英文写成的。
多数计算机语言的关键字都来自英文单词没错，但这是它与英文仅有的联系。而且关键字的数量相当有限。你的英文学得好不好，与你能否学好编程，基本没有什么关系。
本书适合的读者群
本书主要面向10～14岁的中小学生。如果真心想学编程，其实无所谓早晚。学龄前不能说早，大学也不能算晚。现在有不少小学三年级以下的孩子，已经具备了足够的阅读理解能力和数学知识储备，在老师或家长的指导下使用本书，也是没有问题的。
如果你已经上了高中，建议你直接去读面对成人的、讲解更深入的、有针对性的书籍。不过，如果你对那些书中的内容感到费解，有些无所适从，从本书开始依然是一个不错的选择。
市场上还有很多专业计算机书籍，其实并不太适合于初学者。其最大的问题就是过于专业，多注重于理论和算法的阐述，所用的实例也比较深涩，需要足够的背景知识，而这些无疑提高了学习编程的门槛。
如果在你第一次接触乐高玩具的时候，就让你搭建一座紫禁城，那么你一定会说：乐高好难啊！我不想学了。
编程也是一样，也许只是编程教学用的实例很难，或者强调的是某种深奥的算法。这其实取决于你的数学和分析能力，而与编程的难易无关。
本书的内容
本书很可能是你所看到的第一本将Python和C++写在一起的书，而且使用的是相同的实例。Python与C++是两种差别十分巨大的语言，它们的语法和数据结构、运行机理和运行效率、功能与定位都有着很大的不同。
Python是一种解释型的语言，不能脱离开发环境运行。其运行效率较低，但开发效率较高，多用于AI领域。C++是一种编译型语言，生成的执行文件可以脱离开发环境直接在操作系统中运行。其运行效率较高，但开发效率较低，多用于系统开发领域。
那为什么要把它们放在一起讲呢？
本书前言中说过，本书来源于小语的编程学习笔记，是在她学习C语言进入瓶颈期的时候，开始学习的Python。换一种编程语言，反而促进了对第一种语言的理解。在她的笔记中，就是两种语言交叉来记录的。
这也给你提供一个尝试同时学习两种不同计算机语言的机会。通过同样的实例，你可以很容易对两种语言的优劣和异同有一个直观的认识。在将来学习第三种、第四种乃至更多语言的时候，就会比较从容。更不至于在尝试某种AI项目时在学Python还是学C++之间犹豫不决。
本书从第9章开始引入图形绘制的知识，此后的很多重要概念例如函数和类，都是通过绘图实例来讲解的，这也与很多计算机语言类图书不同。我觉得使用图形来展示这些概念和方法要更为直观，也更容易让读者理解和接受。俗话说得好，“一幅好图胜过千言万语”。
不过绘图通常既不是一种计算机语言的基本能力，也不是核心功能。对于Python和C/C++来说，都有多种不同的图形库和绘图模块。有些是开发环境自带的，有些则是第三方插件（就是由其他软件公司或个人开发，可以嵌入编程开发环境的组件）。Python我们选择其自带的Turtle（意思是海龟）绘图模块。C/C++则选用了第三方开发的图形库EGE。
需要说明的是，不同的图形库功能各异，互相之间差异很大，而且互不兼容，可移植性（指一段程序原封不动地应用于另一种编程环境）也很差。不过，如果你熟悉了其中的一两种，再转而使用其他的图形库，操作起来也不难。
基于Windows的窗口编程，Python我们选择的是自带的Tkinter模块，C/C++则选择VS的MFC。关于MFC的地位和它是否已经过时，网上有过很多争论。而我们选择它主要是因为相对于更基本的C++ Windows API，它的面向对象做得更充分，结构化更强，也更容易上手，因而也更适合教学。至于你将来是不是会用它来搞开发，学习它是不是浪费时间等，那是急功近利的成年人才会考虑的问题。
还是那句广为流传的话：
“学习的主要目的不是为了学到什么，而是学会怎样学习。”
关于本书使用的语言区分标记，在此说明一下：
除了本书，我们还需要准备什么？
一台在学习本书时随时可用的计算机，以及相应的编程软件，此外还有网络。
编程必须有计算机才能学会吗？我想是的。
虽然也有这样的程序员，手写一大段程序，中间没有一处错误，但那一定具备了多年机上操作的经验。
只通过自己看书就能写出好程序的初学者，可能存在于40年前，计算机还没有普及的年代。
不仅如此，每编写一个程序都应该上机运行测试。不要试图一开始就写一个很长的、结构复杂的程序，而应从短小的、功能单一的题目做起。否则，当你第一次编译的时候，突然面对上百个意想不到的错误和警告消息的时候，你的信心会崩溃的。
在没有弄懂之前，也不要照抄别人的大段程序。
我初学C语言的时候，有一位同学曾把参考书上一个长达3页的程序代码输入计算机。结果编译时提示有26个错误。因为Turbo C只检查前26个语法错误，26个错误往往意味着无数个错误。直到毕业设计结束，他的这个程序也没能编译通过。
现在网络上有很多现成的共享程序代码，很多程序员拿来就用。对于一名成熟的“码农”来讲，这样做似乎也无可厚非。毕竟可以减少很多学习、开发和调试的时间，而时间往往意味着金钱。但是对于初学者来说，不建议你这样做。
学完这本书，我就能随心所欲地编写各种程序了吗？
你永远不要指望通过一本书就能掌握一门计算机语言。不仅本书，以现在任意一种计算机语言的复杂程度，任何一本实体书都不可能帮你完成这个任务。
当年我初学C语言的时候，曾经买了一套Turbo C用户手册和参考手册。其中包含了Turbo C 2.0版全部库函数的用法，但Turbo C毕竟是一个安装后只有约2MB的小软件。现在的编程软件，连帮助文件都动辄以千万到十亿字节计，一本实体书怎么可能承载那么多的内容呢？
那么，当你想要自己开发一个新程序，需要了解更多的库函数用法时，该怎么办呢？
不建议你去买或者去图书馆查阅很多实体书籍，而应依靠电子文档和网络。Python官方网站上有中文版帮助文档。VS有完整的离线帮助文档MSDN，其中包含全部库函数的用法。在很多网站上也可以查询到Python和C++的开发文档。
或者，用最直接的方式，直接提出你的问题，然后万事问“百度”。
准备好你的编程软件
在正式开始学习编程之前，你的计算机中应该安装好编程所用的软件，也就是编程环境。如果你是在培训机构学习，那么老师应该已经把这些都准备好了。如果是在家里学，父母或者亲朋中有人熟悉相关的软件，你也可以请他们帮你安装并设置好。但如果没人能够帮你，那就只好一切都由自己来做了，好在这个过程并不复杂。
以下列出学习本书所需的编程软件环境。
Python
可以从Python官方网站下载Python的编程环境Python IDLE，目前其较新版本为3.7.4。如果你所用的操作系统还是较早的Windows XP SP3，那么这个版本是无法使用的。支持Windows XP SP3的最高版本为3.4.4。以上版本均可以从Python官方网站下载。
Python官方网站网址为：https://www.Python.org/。
Python文档网址为：https://docs.Python.org/zh-cn/3/。
Python IDLE的安装并不复杂，选择默认安装方式即可。
在某些版本的Windows操作系统中安装Python IDLE并第一次运行时，有可能会出现如下提示：
“无法启动此程序，因为计算机中丢失api-ms-win-crt-process-l1-1-0.dll”
其解决方法如下。
用百度分别搜索如下两个文件：
api-ms-win-crt-process-l1-1-0.dll
api-ms-win-crt-conio-l1-1-0.dll
将它们下载并复制到现在所用的操作系统的windows\system文件夹中即可。
提示：网上有的帖子会告诉你复制到system32文件夹中，或干脆让你更新或重装系统，那可是不管用的。
Python官方网站上提供的Python IDLE文件为英文版，初始运行界面如图0-1所示（Shell窗口）。
编写新程序时，执行File→New File命令，打开文件窗口，如图0-2。
你可以像使用Windows附件中的记事本那样，将Python程序写在里面。
程序编写完成后，执行File→Save命令，将程序保存。
执行Run→Run Module命令运行程序，可以在Shell窗口中看到程序运行的结果。如果你还未命名相应的程序，软件会提示先保存程序。
打开一个已保存的程序，在Shell窗口或文件窗口中执行File→Open命令。
图0-1
图0-2
C/C++
C/C++的编程环境可以选用较庞大的Microsoft Visual Studio（简称VS），也可以选用比较简单的Dev C++，但是本书第18～20章涉及MFC的部分则必须使用VS。
Microsoft Visual Studio
Microsoft Visual Studio（VS）是美国微软公司出品的开发工具集，其中包含C/C++以及其他多种计算机语言（如C#、Java等）的集成开发环境（IDE），其较新版本为VS 2019。
VS分为社区版、专业版和企业版，其中社区版（Community）可免费使用。
VS可以从其官方网站下载，网址为：https://visualstudio.microsoft.com/zh-hans/vs/。
注册方法和使用权限可以查看官方网站上的说明。
VS软件十分庞大，安装需要较长时间，VS C++的运行界面如图0-3所示。
图0-3
使用VS开发C/C++程序，其过程要比Dev C++复杂。在开始学习控制台程序（也称DOS程序或命令行程序）时，需要按以下过程操作。
首先执行“新建”→“项目”命令，弹出“新建项目”对话框，如图0-4所示。
图0-4
在左侧模板栏中选择Visual C++下的Win32，中间部分选择“Win32控制台应用程序”选项，在下方输入自拟的项目名称，单击“确定”按钮。
如图0-5所示，在弹出的“Win32应用程序向导-ts02”对话框中，取消选中“预编译头”复选框，单击“完成”按钮。
这个过程必须照做哦！否则在后面使用EGE图形库时，你的程序将无法编译通过。
此后，你即可在代码窗口中编写你的程序了。
执行“调试”→“开始执行”命令运行程序，可以在一个DOS窗口中看到程序的运行结果。
图0-5
Dev C++
Dev C++是一个Windows环境下，适合初学者使用的轻量级C/C++集成开发环境（IDE），同时也是一款自由软件，其较新版本是5.11。
除了本书第18～20章涉及MFC的部分，其他的C/C++程序在Dev C++中都可以执行。
Dev C++中文版可以从https://pc.qq.com/detail/16/detail_163136.html网址下载。
Dev C++的安装过程并不复杂，选择默认安装方式即可。Dev C++中文版的运行界面如图0-6所示。
图0-6
学习最初的控制台程序时，Dev C++不必像VS那样必须新建一个项目，直接建一个C/C++源程序即可。但在第9章以后使用EGE绘制图形时，也需要先新建一个项目。
新编程序时，执行“文件”→“新建”→“源代码”命令，打开代码窗口。
你可以将C或C++程序写在其中。
程序编写完成后，执行“文件”→“保存”命令，将程序保存。
执行“运行”→“编译运行”命令，运行程序，可以在一个新建的DOS窗口中看到程序的运行结果。与Python IDLE类似，如果你还未命名该程序，软件会提示你先保存程序。
打开一个已保存的程序，执行“文件”→“打开项目或文件”命令即可。
EGE（Easy Graphics Engine）
EGE不是编程环境，而是一套针对Windows中C/C++的简易绘图库。本书第9～17章中C/C++部分的绘图实例均使用EGE完成。之所以选择EGE，是因为相对于其他基于Windows的C/C++绘图库，它更加友好、更容易上手。
EGE可从其官方网站下载，网址为：https://xege.org/。
EGE既可以在VS C++下使用，也可以在Dev C++下使用，具体的安装和使用方法详见本书第9章。