С hello world ошибка в программе

Время на прочтение
3 мин

Количество просмотров 9.4K

Hello World, должно быть, самая часто создаваемая компьютерная программа. Уже десятилетия это первая программа, которую пишут люди, когда начинают изучение нового языка программирования.

Конечно же эта простая программа не должна иметь баги?

В конце концов, hello world программы делают только одну вещь. Как там может быть баг?

Hello world в C

Есть множество различных способов написать hello world в C. Версия Википедии, hello world в книге K&R и даже самая старая из известных hello world программ из 1974.

Вот ещё одна написанная на «ANSI C»:

/* Hello World in C, Ansi-style */

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
  puts("Hello World!");
  return EXIT_SUCCESS;
}

Это самая надёжная версия из представленных. Она использует (void) чтобы гарантировать что main вызывается без аргументов. Она использует EXIT_SUCCESS макрос вместо предположения что платформа использует 0 для индикации успеха, что не обязательно согласно стандарту C, но мы не рискуем здесь. Она использует соответствующие заголовки, чтобы избежать неявного объявления puts. Эта версия пытается сделать правильно всё.

И всё равно, тут есть баг.

Во всех версиях представленных выше есть баг.

Баг?

В Linux есть интересный файл под названием «/dev/full», который похож на его более известного собрата «/dev/null», но когда вы пишете в «/dev/full», вместо того чтобы игнорировать данные, он выдаёт ошибку. Он ведёт себя как файл в файловой системе у которой закончилось место.

$ echo "Hello World!" > /dev/full
bash: echo: write error: No space left on device
$ echo $?
1

Это прекрасный инструмент для тестирования того, что программа правильно обрабатывает ошибки ввода-вывода. Неудобно создавать реальную файловую систему без свободного места или эмулировать диск, который сломан, но очень просто направить вывод программы в «/dev/full» и посмотреть что произойдёт.

Так давайте проверим ту программу на C выше:

$ gcc hello.c -o hello
$ ./hello > /dev/full
$ echo $?
0

В отличие от echo в предыдущем примере, программа ничего не вывела и код возврата был 0. Это значит что программа hello сообщила что завершилась успешно. Однако, это не так. Мы можем убедиться, что ошибка была, с помощью strace:

$ strace -etrace=write ./hello > /dev/full
write(1, "Hello World!n", 13)          = -1 ENOSPC (No space left on device)
+++ exited with 0 +++

Вот и ошибка о нехватке места, но программа просто проигнорировала её и возвратила 0 — код успеха. Это баг!

Насколько серьёзный это баг? Возможно, hello world — это не самая критичная программа. Однако, hello world делает то же, что и другие программы в реальном мире: печать в стандартный вывод, который может быть перенаправлен в файл, а ведь в реальном мире для файла может закончиться место. Если программа игнорирует такую ошибку и не сообщает о ней через код возврата, её родительский процесс не будет знать что она завершилась с ошибкой и продолжит работать как ни в чём не бывало, хотя вывод, который он ожидал получить, был потерян.

Например, рассмотрим программу, которая печатает yaml файл в стандартный поток вывода. Если у стандартного вывода закончится место, то вывод может быть обрезан в какой-то произвольной точке, хотя это всё ещё может быть валидный yaml. Поэтому нам стоит ожидать, что программы обнаруживают такую ситуацию и сообщают о ней.

Что насчёт других языков?

Ранее мы рассмотрели bash и C, но что насчёт Python, который говорит нам что «Ошибки никогда не должны замалчиваться»? Вот Python 2:

$ python2 hello.py > /dev/full
close failed in file object destructor:
sys.excepthook is missing
lost sys.stderr
$ echo $?
0

Он напечатал сообщение в stderr, хотя оно и сбивает с толку. Однако он также вернул 0, что означает что программа завершилась успешно.

К счастью, Python 3 правильно сообщает об ошибке и печатает понятное сообщение о ней:

$ python3 hello.py > /dev/full
Exception ignored in: <_io.TextIOWrapper name='<stdout>' mode='w' encoding='utf-8'>
OSError: [Errno 28] No space left on device
$ echo $?
120

Вот результаты работы hello world программ на различных языках программирования с различных обучающих сайтов, которые я попробовал запустить:

Более полный и актуальный список находится тут.

При запуске файла для компиляции происходит ошибка, не могу понять в чем дело?
Ошибка наблюдается как в консоле так и vs code?

c_cpp_properties файл

{
    "configurations": [
        {
            "name": "MinGW",
            "intelliSenseMode": "gcc-x64",
            "compilerPath": "D:\Programming\C++\min\bin\gcc.exe",
            "includePath": [
                "${workspaceFolder}",
                "D:\Programming\C++\min\include",
                "D:\Programming\C++\min\lib",
                "D:\Programming\C++\min\lib\gcc\mingw32\6.3.0",
                "D:\Programming\C++\min\lib\gcc\mingw32\6.3.0\include",
                "D:\Programming\C++\min\lib\gcc\mingw32\6.3.0\include\c++"
            ],
            "defines": ["_DEBUG"],
            "cStandard": "c11",
            "cppStandard": "c++17"
        }
    ],
    "version": 4
}

Я понимаю, что это может показаться бредом, но я у меня глаз начинает дергаться уже. На всех сайтах пишут давайте мол сделаем первый проект и бла бла бла, я установил себе visual studio 2019, создаю проект, копирую текст кода

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

#include <iostream>
#include <cstdlib> // для system
using namespace std;
 
int main()
{
    cout << "Hello, world!" << endl;
    system("pause"); // Только для тех, у кого MS Visual Studio
    return 0;
}

и у меня вываливается куча ошибок.
Первым выскакивает окно — Возникли ошибки сборки… Продолжить и запустить последний успешно построенный вариант?

Жму Да

Не удается запустить программу (путь к экзешнику)

Не удается найти указанный файл

Жму ОК
И внизу под кодом 17 ошибок, которые ругаются на код…

Серьезность Код Описание Проект Файл Строка Состояние подавления
Ошибка C2018 неизвестный знак «0x7» Project4 C:Program Files (x86)Windows Kits10Include10.0.17763.0ucrtstddef.h 1
Серьезность Код Описание Проект Файл Строка Состояние подавления
Ошибка C2018 неизвестный знак «0x1b» Project4 C:Program Files (x86)Windows Kits10Include10.0.17763.0ucrtstddef.h 1
Серьезность Код Описание Проект Файл Строка Состояние подавления
Ошибка C2146 синтаксическая ошибка: отсутствие «;» перед идентификатором «щюь» Project4 C:Program Files (x86)Windows Kits10Include10.0.17763.0ucrtstddef.h 1

Это я некоторые скопировал.

Я пробовал в VSCode попробовать, но там тоже ничего не запускается…. Проблема с файло JSON. МОжет какие-то предварительные настройки нужно сделать?

В этой главе мы напишем первую программу на C++ и научимся печатать и считывать с клавиатуры строки и числа.

Функция main

Пожалуй, самая простая и короткая программа на C++ — это программа, которая ничего не делает. Она выглядит так:

int main() {
    return 0;
}

Здесь определяется функция с именем main, которая не принимает никаких аргументов (внутри круглых скобок ничего нет) и не выполняет никаких содержательных команд. В каждой программе на C++ должна быть ровно одна функция main — с неё начинается выполнение программы.

У функции указан тип возвращаемого значения int (целое число), и она возвращает 0 — в данном случае это сообщение для операционной системы, что программа выполнилась успешно. И наоборот, ненулевой код возврата означает, что при выполнении возникла ошибка (например, программа получила некорректные входные данные).

Для функции main разрешается не писать завершающий return 0, чем мы и будем пользоваться далее для краткости. Поэтому самую короткую программу можно было бы написать вот так:

int main() {
}

Hello, world!

Соблюдая традиции, напишем простейшую программу на C++ — она выведет приветствие в консоль:

#include <iostream>

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

Разберём её подробнее.

Директива #include <iostream> подключает стандартный библиотечный заголовочный файл для работы с потоками ввода-вывода (input-output streams). Для печати мы используем поток вывода std::cout, где cout расшифровывается как character output, то есть «символьный вывод».

В теле функции main мы передаём в std::cout строку Hello, world! с завершающим переводом строки n. В зависимости от операционной системы n будет преобразован в один или в два управляющих байта с кодами 0A или 0D 0A соответственно.

Инструкции внутри тела функции завершаются точками с запятой.

Компиляция из командной строки

Вы можете запустить эту программу из какой-нибудь IDE. Мы же покажем, как собрать её в консоли Linux с помощью компилятора clang++.

Пусть файл с программой называется hello.cpp. Запустим компилятор:

$ clang++ hello.cpp -o hello

В результате мы получим исполняемый файл с именем hello, который теперь можно просто запустить. Он напечатает на экране ожидаемую фразу:

$ ./hello
Hello, world!

Если опцию -o не указать, то сгенерированный исполняемый файл будет по умолчанию назван a.out. В дальнейшем для простых примеров мы будем использовать краткую форму записи команды:

$ clang++ hello.cpp && ./a.out
Hello, world!

С её помощью мы компилируем программу и в случае успеха компиляции сразу же запускаем.

Комментарии

Комментарии — это фрагменты программы, которые игнорируются компилятором и предназначены для программиста. В C++ есть два вида комментариев — однострочные и многострочные:

int main() {  // однострочный комментарий продолжается до конца строки

/* Пример
   многострочного
   комментария */
}

Мы будем использовать комментарии в примерах кода для пояснений, а в реальных программах ими лучше не злоупотреблять.

Хорошо: комментировать, что делает библиотека, функция или класс или почему этот код написан именно так.

Плохо: комментировать, что происходит на отдельной строчке. Это признак того, что код можно написать лучше.

Библиотеки и заголовочные файлы

Библиотека — это код, который можно переиспользовать в разных программах. В стандарт языка C++ входит спецификация так называемой стандартной библиотеки, которая поставляется вместе с компилятором. Она содержит различные структуры данных (контейнеры), типовые алгоритмы, средства ввода-вывода и т. д. Конструкции из этой библиотеки предваряются префиксом std::, который обозначает пространство имён.

Чтобы воспользоваться теми или иными библиотечными конструкциями, в начале программы надо подключить нужные заголовочные файлы. Так, в программе, которая печатала Hello, world!, нам уже встречался заголовочный файл iostream и конструкция std::cout из стандартной библиотеки.

Для C++ существует также множество сторонних библиотек. Наиболее известной коллекцией сторонних библиотек для C++ является Boost.

Ошибки компиляции

Перед запуском программу необходимо скомпилировать. Компилятор проверяет корректность программы и генерирует исполняемый файл. Во время компиляции компилятор может обнаружить синтаксические ошибки.

Рассмотрим пример такой программы:

#include <iostream>

int main() {
    cout << "Hello, worldn"

Компилятор может выдать такие сообщения:

$ clang++ hello.cpp
hello.cpp:4:5: error: use of undeclared identifier 'cout'; did you mean 'std::cout'?
    cout << "Hello, world!n"
    ^~~~
    std::cout

hello.cpp:4:30: error: expected ';' after expression
    cout << "Hello, world!n"
                             ^
                             ;

hello.cpp:5:1: error: expected '}'
^
a.cpp:3:12: note: to match this '{'
int main() {
           ^
3 errors generated.

Первая ошибка — вместо std::cout мы написали cout. Вторая ошибка — не поставили точку запятой после "Hello, world!n". Наконец, третья – не закрыли фигурную скобку с телом функции.

Ошибки компиляции (compile errors) следует отличать от возможных ошибок времени выполнения (runtime errors), которые происходят после запуска программы и, как правило, зависят от входных данных, неизвестных во время компиляции.

Отступы и оформление кода

Фрагменты программы на C++ могут быть иерархически вложены друг в друга. На верхнем уровне находятся функции, внутри них написаны их тела, в теле могут быть составные операторы, и так далее.

Среди программистов есть соглашение — писать внутренние блоки кода с отступами вправо: компилятор полностью игнорирует эти отступы, а код читать удобнее. Мы будем использовать отступы в четыре пробела. Также мы будем придерживаться стиля оформления кода, принятого в Яндексе. Имена переменных мы будем писать с маленькой буквы, имена функций и классов — с большой (если речь не идёт о конструкциях стандартной библиотеки, где действуют другие соглашения).

Переменные

Любая содержательная программа так или иначе обрабатывает данные в памяти. Переменная — это именованный блок данных определённого типа. Чтобы определить переменную, нужно указать её тип и имя. В общем виде это выглядит так:

Type name;

где вместо Type — конкретный тип данных (например, строка или число), а вместо name — имя переменной. Имена переменных должны состоять из латинских букв, цифр и знаков подчёркивания и не должны начинаться с цифры. Также можно в одной строке определить несколько переменных одного типа:

Type name1 = value1, name2 = value2, name3 = value3;

Например:

#include <string>  // библиотека, в которой определён тип std::string

int main() {
    // Определяем переменную value целочисленного типа int
    int value;

    // Определяем переменные name и surname типа std::string (текстовая строка)
    std::string name, surname;
}

В этом примере мы используем встроенный в язык тип int (от слова integer — целое число) и поставляемый со стандартной библиотекой тип std::string. (Можно было бы использовать для строк встроенный тип с массивом символов, но это неудобно.)

Тип переменной должен быть известен компилятору во время компиляции.

От типа зависит:

• сколько байтов памяти потребуется для хранения данных;
• как интерпретировать эти байты;
• какие операции с этой переменной возможны.

Например, переменной типа int можно присваивать значения и с ней можно производить арифметические операции. Подробнее про разные типы данных и их размер в памяти мы поговорим ниже.

Важно понимать, что тип остаётся с переменной навсегда. Например, присвоить целочисленной переменной строку не получится — это вызовет ошибку компиляции:

int main() {
    int value;
    value = 42;  // OK
    value = "Hello!";  // ошибка компиляции!
}

Переменные можно сразу проинициализировать значением. В С++ есть много разных способов инициализации. Нам пока будет достаточно способа, который называется copy initialization:

#include <string>

int main() {
    int value = 42;
    std::string title = "Bjarne Stroustrup";
}

Если переменная, была объявлена, но нигде дальше не использовалась, то компилятор выдаёт об этом предупреждение. При проверке решений мы используем опцию -Werror, которая считает предупреждения компилятора ошибками компиляции.

Потоковый ввод и вывод

Поток — это абстракция для чтения и записи последовательности данных в форматированном виде.

Записывать данные можно на экран консоли, в файл, буфер в памяти или в строку. Считывать их можно с клавиатуры, из файла, из памяти. Причём с каждым таким «устройством» можно связать свой поток.

Важно, что потоки не просто пересылают байты памяти, а применяют форматированный человекочитаемый ввод-вывод. Например, числа печатаются и считываются в десятичной нотации, хотя в памяти компьютера они хранятся в двоичном виде.

В программе Hello, world! нам уже встречался поток вывода std::cout, по умолчанию связанный с экраном консоли. Познакомимся с потоком ввода std::cin, связанным с клавиатурой. Для его использования нужен тот же заголовочный файл iostream.

Рассмотрим программу, которая спрашивает имя пользователя и печатает персональное приветствие:

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string name;  // объявляем переменную name
    std::cout << "What is your name?n";
    std::cin >> name;  // считываем её значение с клавиатуры
    std::cout << "Hello, " << name << "!n";
}

Обратите внимание на направление угловых скобок в этом примере — они условно показывают направление потока данных. При печати данные выводятся на экран, и стрелки направлены от текста к cout. При вводе данные поступают с клавиатуры, и стрелки направлены от cin к переменной.

В нашем примере в переменную name считается одно слово, которое будет выведено в ответном сообщении. Пример работы программы:

What is your name?
Alice
Hello, Alice!

Однако если ввести строку из нескольких слов с пробелами, то в name запишется только первое слово:

$ ./a.out
What is your name?
Alice Liddell
Hello, Alice!

Дело в том, что cin читает поток данных до ближайшего пробельного разделителя (пробела, табуляции, перевода строки или просто конца файла). Чтобы считать в строковую переменную всю строчку целиком (не включая завершающий символ перевода строки), нужно использовать функцию std::getline из заголовочного файла string:

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string name;
    std::getline(std::cin, name);
    std::cout << "Hello, " << name << "!n";
}

В этом примере мы печатаем в одном выражении друг за другом несколько строк ("Hello, ", name и "!n"), разделённых угловыми скобками <<. Таким образом, cin и cout позволяют кратко считывать и печатать несколько объектов одной командой.

Например, считывание нескольких чисел целого типа, набранных через пробельные разделители, может выглядеть так:

int main() {
    int a;
    int b;
    int c;
    std::cin >> a >> b >> c;
}

Напечатать их значения можно следующим образом:

std::cout << a << " " << b << " " << c << "n";

Обратите внимание, что мы дополнительно вставляем между ними пробелы, чтобы в выводе числа не слиплись вместе. В конце вывода мы вставляем символ перевода строки n, чтобы отделить этот результат от последующего вывода или от сообщений командной строки.