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Basic concepts

本文是对cppreference Basic concepts的阅读理解，说实话，它比较不好理解，记得初次阅读它的时候，我完全被其中的一些列的概念给混淆了，经历了一段时间的探索、学习、使用后，现在再来阅读它，有了完全不同的感受：

  • 我觉得它对C++语言总结地非常好，如果能够充分地理解它，就能够建立起对C++语言的高屋建瓴的视角
  • 我觉得如果有compiler principle（参见工程compiler principle）、programming language的基础知识，那么理解起来会更加容易
  • 需要将它和c语言的Basic concepts对比起来看

cppreference Basic concepts

A C++ program is a sequence of text files (typically header and source files) that contain declarations. They undergo translation to become an executable program, which is executed when the C++ implementation calls its main function.

Certain words in a C++ program have special meaning, and these are known as keywords. Others can be used as identifiers. Comments are ignored during translation. Certain characters in the program have to be represented with escape sequences.

The entities of a C++ program are values, objects, references, structured bindings (since C++17), functions, enumerators, types, class members, templates, template specializations, namespaces, and parameter packs. Preprocessor macros are not C++ entities.

NOTE:

原文的上述三段在向我们解释“C++ program”，包括what is C++ program、C++ program的组成。

What is C++ program？

对于问题“what is C++ program”，这个其实是非常好理解的，在上述第一段中给出了解释。

C++ program的组成

上述第三段回答了问题“C++ program的组成”，这一段中，使用“entity”的概念来描述C++ program的组成，作者（其实就是c++语言的设计者）认为，一个C++ program由上述所列举的11种entity组成。如果你已经有了编写c++ program的经验，那么请你回想一下，你的c++ program是否是由上面枚举的这些entity所组成的。

比较不幸的是，原文并没有给出“entity”概念的定义，而仅仅告诉了读者在“C++ program”中，哪些是entity，那要如何来理解“entity”呢？既然它是一个由c++语言的设计者所**抽象**的，在文章Abstraction中我们已经对**抽象**进行了总结：

抽象是概括的过程，抽象是提取公共特征的过程，它所概括的、所提取的公共特征，可以使用 concepts 来进行表示

显然，它是C++ program的组成单位，它是c++语言的设计者提供给用户来使用的，从这个角度来看，c++语言的使用者，在进行编程的时候，就是在描述一个一个的entity并使用已经描述好的entity。

显然entity是一个比statement更加大的概念，因为我们知道function是由多个statement所组成的（参见文章Unit的Programming language的unit of user-defined action段），关于此，在后面也会进行描述。

需要注意的是，entity是c++ program的组成单位，它是一个编译时的概念，它需要由compiler来进行“理解”（参见工程compiler-principle的Chapter 7 Run-Time Environments）。

经过上面的分析，我们已经清楚了entity的概念，现在我们思考这样的一个问题：这些entity之间的关系是怎样的？关于这个问题，参见文章C++ Entities and Relationships。

entity也可以看做是Language construct。

Declartions may introduce entities, associate them with names and define their properties. The declarations that define all properties required to use an entity are definitions. A program must contain only one definition of any non-inline function or variable that is odr-used.

NOTE:

前面描述了“entity”的概念，上面这段则告诉我们，在c++语言中通过*declartion* 来引入（或者说“创建”）“entity”，在declare一个entity的时候，用户需要指定它的“name”，这样我们就可以通过这个name来使用这个entity了。

Definitions of functions include sequences of statements, some of which include expressions, which specify the computations to be performed by the program.

NOTE:

上面这段话描述了function和statement之间的关系、statement和expression之间的关系

Names encountered in a program are associated with the declarations that introduced them using name lookup. Each name is only valid within a part of the program called its scope. Some names have linkage which makes them refer to the same entities when they appear in different scopes or translation units.

NOTE:

通过前面的描述，我们已经知道了：在declare一个entity的时候，我们会给它指定一个name，在进行编程的时候，我们通过这个name来引用这个entity。上面这段话则对与name相关的一些内容进行了介绍。需要注意的是， name lookup是compiler的一个动作。

Each object, reference, function, expression in C++ is associated with a type, which may be fundamental, compound, or user-defined, complete or incomplete, etc.

NOTE:

关于object，在文章Object中进行了详细分析。

Declared objects and declared references that are not non-static data members are variables.

word、identifier、name、variable

如果从语言学的角度来看的话，我们编写的program其实就相当于一篇文章，和我们平时写的文章一样，program也可以看做是由一个一个的word组成，这就是word的含义。显然，program中的word包括了两大类：

  • 由program language保留的，如keyword、operator等等
  • 由用户创建的：如identifier等

总的来说：word、identifier、name，都是静态概念，都是有compiler来进行理解的。variable则是一个动态概念、是一个运行时概念，它所表示的含义有：memory。

Name and identifier

在cppreference Identifiers中对name和identifier进行了说明，但是，看完了之后，还是没有能够准确地把握两个词的含义。下面是对两者的区分。

Name是compiler的概念

正如在cppreference Basic concepts中所阐述的:

每个entity都有一个name，compiler是通过name lookup来获知这个name所对应的entity。就cppreference中这两个词的含义而言，name是比identifier更加宽泛的、底层的概念，name是compiler的概念，需要以compiler的视角来准确掌握这个词的含义，这是本节标题“Name是compiler的概念”的含义，下面是基于name的一些概念，从中也可以看出name的准确含义：

概念 参考
name lookup cppreference Name lookup
dependent name cppreference Dependent names
namespace cppreference Namespaces

下面这些概念也是和 name相关的:

  • declaration
  • entity
  • scope

显然，identifier是name；

Identifier是programming language的概念

关于identifier，我们见得最多的应该是id-expression，在C++\Language-reference\Expressions\Expressions.md对它进行了描述。相对于name而已，identifier更多地展现出和programming language相关性。

区分

总的来说，name和identifier两者的含义是有一些重叠的，但是正如前面所总结的，两种使用场景是不同的，这就造成了两者之间的差异，下面是非常能够体现这种差异的一些例子:

文章thegreenplace Dependent name lookup for C++ templates中的论述较好地展示出了两者之间用法的不同:

compiler默认情况下是将dependent name作为**identifier**，通过keyword typename来告诉compiler，这个name表示的是**type**，通过keyword template来告诉compiler，这个name表示的是**template**；