فصل ۱: مبانی C++ و ساختار کلی برنامه

🎯 هدف این فصل

این فصل به شما کمک می‌کند که:

1. با ماهیت زبان C++ آشنا شوید.
2. ساختار کلی یک برنامه C++ را یاد بگیرید.
3. اولین برنامه عملی خود را اجرا کنید.
4. نکات مهم در شروع کار با این زبان را بدانید.

---

۱. آشنایی با C++

C++ یکی از قدرتمندترین و پرکاربردترین زبان‌های برنامه‌نویسی است که ویژگی‌های زبان C را به ارث برده و مفاهیم برنامه‌نویسی شیءگرا (OOP) را اضافه کرده است.

ویژگی‌های مهم C++

• سرعت بالا: مناسب برای برنامه‌های سنگین مثل بازی‌ها یا سیستم‌عامل‌ها.
• قابلیت چند پارادایمی: هم رویه‌ای (Procedural)، هم شیءگرا (OOP)، هم جنریک (Templates).
• مدیریت دستی حافظه: انعطاف بالا ولی نیاز به دقت.
• حوزه استفاده گسترده: از اپلیکیشن دسکتاپ تا سیستم‌های توکار (Embedded Systems).

---

۲. ساختار کلی یک برنامه C++

یک برنامه‌ی پایه C++ معمولاً شامل بخش‌های زیر است:

1. پیش‌پردازنده‌ها و #include ها
2. استفاده یا تعریف namespace
3. تعریف توابع و متغیرها
4. تابع اصلی main()

---

۳. نوشتن اولین برنامه: “Hello, World!”

#include <iostream> // کتابخانه ورودی/خروجی استاندارد
using namespace std; // استفاده از فضای نام std

int main() {
    cout << "Hello, World!" << endl; // چاپ متن
    return 0; // پایان موفقیت‌آمیز برنامه
}

📌 خروجی:

Hello, World!

---

۴. توضیح خط‌به‌خط کد

1. #include <iostream>
   به برنامه می‌گوید که از کتابخانه ورودی/خروجی استاندارد استفاده کند.

• cin → گرفتن ورودی
• cout → چاپ خروجی

1. using namespace std;
   داخل کتابخانه استاندارد، توابع و اشیا در فضایی به نام std قرار دارند.
   با این دستور دیگر نیازی به نوشتن std::cout یا std::cin نداریم.
2. int main()
   نقطه شروع اجرای برنامه.
   هر برنامه C++ باید یک تابع main داشته باشد.
3. cout << "Hello, World!" << endl;

• cout → چاپ متن یا داده
• << → فرستادن داده به خروجی
• "Hello, World!" → رشته‌ای که چاپ می‌شود
• endl → ایجاد خط جدید و خالی کردن بافر خروجی

1. return 0;
   به سیستم عامل می‌گوید که برنامه با موفقیت تمام شده است.

---

۵. اهمیت سمی‌کالون ; و آکولاد {}

• ; → پایان یک دستور در C++ را مشخص می‌کند.
  بدون آن خطا می‌گیرید:

  cout << "Hi" // ❌ خطا! سمی‌کالون جا افتاده

• {} → بلوک کد را محدود می‌کند.
  مثلاً کدی که داخل main قرار می‌دهیم داخل یک بلاک بین { و } است.

---

۶. استفاده از کامنت‌ها

• تک‌خطی:

// این یک توضیح است

• چندخطی:

/*
توضیحات چند خطی
برای کدهای طولانی
*/

📌 کامنت‌ها برای توضیح کد هستند و توسط کامپایلر نادیده گرفته می‌شوند.

---

۷. کتابخانه‌ها (#include)

دو نوع کتابخانه داریم:

1. کتابخانه‌های استاندارد → با < >

   #include <cmath> // برای توابع ریاضی

2. فایل‌های محلی/خودمان → با " "

   #include "myheader.h"

---

۸. سینتکس تابع main

سه شکل رایج:

int main() { /*...*/ }

int main(int argc, char* argv[]) { /*...*/ }

int main(void) { /*...*/ }

📌 حالت اول معمول‌تر است و در اکثر پروژه‌ها استفاده می‌شود.

---

۹. ورودی و خروجی با cin و cout

مثال:

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    string name;
    int age;

    cout << "Enter your name: ";
    cin >> name;

    cout << "Enter your age: ";
    cin >> age;

    cout << "Hello " << name << ", you are " << age << " years old.\n";
    return 0;
}

🔹 ورودی:

Enter your name: Ali
Enter your age: 20

🔹 خروجی:

Hello Ali, you are 20 years old.

---

۱۰. فرآیند اجرای یک برنامه C++

۱. پیش‌پردازش → پردازش #include و ماکروها
۲. کامپایل → تبدیل به کد ماشین (فایل .o یا .obj)

3. لینک‌دهی → ترکیب همه کدها و کتابخانه‌ها
4. اجرا → شروع از تابع main

---

۱۱. تفاوت printf و cout

• cout → شیوه مدرن در C++
• printf → روش قدیمی C، همچنان قابل استفاده است.

مثال:

#include <iostream>
#include <cstdio>
using namespace std;

int main() {
    cout << "Using cout" << endl;
    printf("Using printf\n");
    return 0;
}

---

۱۲. سبک کدنویسی خوب (Code Style)

• نام‌گذاری معنادار:

int age; // ✅ واضح
int a;   // ❌ مبهم

• ایندنت‌گذاری منظم
• فاصله‌گذاری درست بین عملگرها:

x = y + z;

---

۱۳. انواع خطاها

1. Syntax Error → خطای نوشتاری
2. Compile-time Error → خطا هنگام ساخت برنامه
3. Runtime Error → خطا هنگام اجرا (مثلاً تقسیم بر صفر)
4. Logical Error → برنامه اجرا می‌شود ولی نتیجه اشتباه است.

---

۱۴. نکات و هشدارها

⚠ فراموش کردن ; رایج‌ترین خطای مبتدی‌هاست.
⚠ همیشه ورودی را بررسی کنید که مشکل‌ساز نباشد.
⚠ استفاده بی‌اندازه از using namespace std; در پروژه‌های بزرگ ممکن است باعث تداخل شود.

---

۱۵. اشتباهات رایج

• عدم تعریف متغیر پیش از استفاده
• مخلوط کردن printf و cout بدون مدیریت بافر
• ننوشتن {} برای بلوک‌های شرطی یا حلقه‌ها
• قرار دادن کد خارج از main بدون دلیل

---

۱۶. تمرین‌ها

تمرین ۱: برنامه‌ای بنویسید که نام و سن کاربر را بگیرد و چاپ کند.
تمرین ۲: برنامه‌ای که دو عدد بگیرد و جمع و ضرب آن‌ها را چاپ کند.
تمرین ۳: برنامه‌ای که نام و معدل سه درس را بگیرد و معدل کل را محاسبه کند.
تمرین ۴ (چالش): برنامه‌ای که نام، سن و شماره دانشجویی را بگیرد، داده‌ها را ذخیره کند و با فرمت زیبایی چاپ کند.

---

۱۷. جمع‌بندی

• کد C++ از main شروع به اجرا می‌کند.
• #include برای استفاده از کتابخانه‌هاست.
• cin و cout ابزارهای اصلی ورودی/خروجی هستند.
• رعایت قواعد سینتکس (;, {}) حیاتی است.