محتوى المقال
كيفية كتابة كود C++ وتشغيله
دليل شامل للمبتدئين في البرمجة بلغة C++
لغة C++ هي واحدة من أقوى لغات البرمجة وأكثرها انتشارًا في العالم، وتستخدم على نطاق واسع في تطوير أنظمة التشغيل، الألعاب، التطبيقات عالية الأداء، وبرامج الأنظمة المضمنة. يعتبر تعلم كيفية كتابة وتشغيل أكواد C++ خطوة أساسية ومثيرة نحو إتقان فن البرمجة. سيقدم هذا المقال دليلًا شاملاً وخطوات عملية دقيقة لمساعدتك على البدء من الصفر، بدءًا من إعداد بيئة التطوير الضرورية وصولًا إلى كتابة أول برنامج بسيط لك وتشغيله بنجاح. سنستعرض طرقًا متعددة لضمان فهمك الكامل للعملية وتمكينك من التعامل مع التحديات الأولية بثقة.
إعداد بيئة تطوير C++ الخاصة بك
تثبيت المترجم (Compiler)
المترجم هو الأداة الأكثر أهمية. أشهر مترجم لـ C++ هو GCC (GNU Compiler Collection). ستحتاج إلى إصدار منه لدعم C++، مثل G++.
على نظام Windows (باستخدام MinGW)
للمستخدمين على Windows، يعتبر MinGW (Minimalist GNU for Windows) خيارًا ممتازًا لتثبيت GCC. قم بزيارة الموقع الرسمي لـ MinGW-w64 (http://mingw-w64.org/doku.php/download) وقم بتنزيل المثبت المناسب لنظامك. بعد التنزيل، اتبع التعليمات لتثبيت GCC. تأكد من إضافة مسار مجلد “bin” الخاص بـ MinGW إلى متغيرات بيئة النظام (PATH) حتى تتمكن من تشغيل المترجم من أي مكان في سطر الأوامر.
بعد اكتمال التثبيت وتحديث متغير PATH، يمكنك التحقق من التثبيت بفتح موجه الأوامر (Command Prompt) أو PowerShell وكتابة الأمر “g++ –version”. يجب أن يظهر لك إصدار المترجم المثبت. إذا لم يظهر، تأكد من أن المسار الصحيح مضاف إلى متغيرات PATH وأعد تشغيل الجهاز.
على نظام Linux
معظم توزيعات Linux تأتي مع GCC مثبتًا مسبقًا أو يسهل تثبيته. يمكنك تثبيت GCC (G++) عن طريق فتح الطرفية (Terminal) وكتابة الأمر: “sudo apt update && sudo apt install build-essential” على التوزيعات المبنية على Debian/Ubuntu. بالنسبة للتوزيعات الأخرى مثل Fedora، استخدم “sudo dnf install gcc-c++”. بعد التثبيت، تحقق من الإصدار بكتابة “g++ –version”.
على نظام macOS
يمكن تثبيت GCC على macOS عن طريق تثبيت Xcode Command Line Tools. افتح الطرفية واكتب الأمر “xcode-select –install”. سيقوم هذا الأمر بتثبيت الأدوات اللازمة بما في ذلك G++. بدلاً من ذلك، يمكنك تثبيت Homebrew (مدير حزم لـ macOS) ثم استخدام الأمر “brew install gcc” لتثبيت أحدث إصدار من GCC. تحقق من التثبيت بالأمر “g++ –version”.
اختيار محرر الأكواد (Code Editor) أو بيئة التطوير المتكاملة (IDE)
محرر الأكواد هو المكان الذي ستكتب فيه الكود الخاص بك. هناك العديد من الخيارات الممتازة، كل منها يقدم مميزات مختلفة:
Visual Studio Code (VS Code)
VS Code هو محرر أكواد مجاني وقوي من Microsoft، ويدعم العديد من اللغات. قم بتنزيله من الموقع الرسمي (code.visualstudio.com). بعد التثبيت، ستحتاج إلى تثبيت ملحقات C/C++ من سوق الملحقات داخل VS Code. توفر هذه الملحقات مميزات مثل الإكمال التلقائي، التصحيح، ودعم التصحيح (debugging). إنه خيار ممتاز للمبتدئين والمحترفين على حد سواء بفضل خفته ومرونته.
لإعداد VS Code بشكل كامل لـ C++، بعد تثبيت الملحقات، ستحتاج إلى تكوين المهام (tasks.json) وملف إعداد التصحيح (launch.json) لتحديد كيفية بناء وتشغيل برامج C++ الخاصة بك باستخدام المترجم الذي قمت بتثبيته (مثل G++). هناك العديد من الأدلة المتوفرة عبر الإنترنت لمساعدتك في هذا التكوين الأولي، وهو عادة ما يكون لمرة واحدة لكل مشروع أو لكل بيئة عمل.
Code::Blocks
Code::Blocks هي بيئة تطوير متكاملة (IDE) مجانية ومفتوحة المصدر مصممة خصيصًا للغات C و C++. إنها تأتي عادةً مجمعة مع مترجم MinGW على نظام Windows، مما يجعلها خيارًا سهلًا للمبتدئين. قم بتنزيل الإصدار الذي يتضمن MinGW من موقع Code::Blocks الرسمي (www.codeblocks.org). تتميز بواجهة سهلة الاستخدام وتوفر جميع الأدوات اللازمة للتحرير، التصحيح، والتشغيل مباشرة من داخل البيئة.
Visual Studio (لـ Windows)
Visual Studio هي بيئة تطوير متكاملة قوية وغنية بالمميزات من Microsoft، وهي الخيار المفضل للمطورين المحترفين على Windows. قم بتنزيل الإصدار Community (المجاني) من موقع Visual Studio الرسمي (visualstudio.microsoft.com). أثناء التثبيت، تأكد من تحديد حمل العمل (workload) “Desktop development with C++” لتثبيت جميع المكونات الضرورية. توفر Visual Studio دعمًا ممتازًا لـ C++، بما في ذلك التصحيح المتقدم وأدوات تحليل الأداء.
Visual Studio توفر تجربة تطوير متكاملة للغاية، ولكنها قد تكون أكثر تعقيدًا قليلاً للمبتدئين بسبب غنى مميزاتها. ومع ذلك، فإنها توفر بيئة مستقرة وقوية للتعلم والعمل على مشاريع كبيرة، بالإضافة إلى دعم مجتمع كبير من المطورين والموارد التعليمية الواسعة.
أساسيات كتابة أول برنامج C++
بعد إعداد بيئة التطوير، أنت الآن جاهز لكتابة أول برنامج C++ لك. سنبدأ ببرنامج بسيط جدًا يطبع رسالة على الشاشة، وهو ما يُعرف ببرنامج “أهلاً بالعالم!” (Hello World!). هذا البرنامج يساعد على فهم الهيكل الأساسي لأي كود C++.
الهيكل العام لبرنامج C++ بسيط
كل برنامج C++ له هيكل أساسي يجب اتباعه. يتضمن هذا الهيكل مكتبات الرأس (header files)، الدالة الرئيسية (main function)، وعبارات الإخراج. المكتبات هي مجموعات من الأكواد الجاهزة التي توفر وظائف محددة، بينما الدالة الرئيسية هي نقطة البداية لتنفيذ البرنامج.
يجب أن يتضمن الكود في البداية استدعاءً لمكتبة iostream وهي المسؤولة عن عمليات الإدخال والإخراج. بعد ذلك، تأتي الدالة الرئيسية int main() التي يبدأ تنفيذ البرنامج منها. داخل هذه الدالة، تكتب التعليمات البرمجية الخاصة بك. وأخيرًا، return 0; يشير إلى أن البرنامج قد تم تنفيذه بنجاح.
كتابة كود “أهلاً بالعالم!”
افتح محرر الأكواد الذي اخترته (VS Code، Code::Blocks، أو Visual Studio). أنشئ ملفًا جديدًا واحفظه بالاسم “hello.cpp”. يجب أن تنتهي ملفات C++ بالامتداد “.cpp”.
اكتب الكود التالي في الملف:
#include <iostream>
int main() {
std::cout << "أهلاً بالعالم!" << std::endl;
return 0;
}
دعنا نشرح هذا الكود:
- `#include <iostream>`: هذه العبارة تطلب من المترجم تضمين مكتبة “iostream” التي تحتوي على الوظائف اللازمة للإدخال والإخراج، مثل طباعة النصوص على الشاشة.
- `int main() { … }`: هذه هي الدالة الرئيسية (main function). كل برنامج C++ يجب أن يحتوي على دالة `main` واحدة. يبدأ تنفيذ البرنامج من هذه الدالة. `int` يشير إلى أن الدالة ستعيد قيمة عدد صحيح.
- `std::cout << “أهلاً بالعالم!” << std::endl;`: هذه هي العبارة التي تقوم بالطباعة. `std::cout` هو كائن يستخدم لإخراج البيانات إلى الشاشة (Console). `<<` هو عامل إدخال البيانات. ` “أهلاً بالعالم!”` هي السلسلة النصية التي نريد طباعتها. `std::endl` يضيف سطرًا جديدًا وينظف المخزن المؤقت للإخراج.
- `return 0;`: هذه العبارة تشير إلى أن البرنامج قد انتهى بنجاح. القيمة 0 هي اتفاق شائع للإشارة إلى عدم وجود أخطاء.
تشغيل كود C++
بعد كتابة الكود الخاص بك، الخطوة التالية هي تحويله إلى برنامج قابل للتنفيذ وتشغيله. تتضمن هذه العملية خطوتين رئيسيتين: الترجمة (Compilation) حيث يحول المترجم الكود المصدري إلى كود آلة، والتنفيذ (Execution) حيث يتم تشغيل البرنامج الناتج.
التشغيل عبر سطر الأوامر (Command Line)
هذه هي الطريقة الأساسية والأساسية لتشغيل برامج C++. تتطلب منك فتح الطرفية أو موجه الأوامر والتفاعل مباشرة مع المترجم.
1. حفظ الملف: تأكد من حفظ ملف الكود الخاص بك (مثلاً hello.cpp) في مجلد يسهل الوصول إليه.
2. فتح الطرفية/موجه الأوامر: انتقل إلى المجلد الذي حفظت فيه الملف باستخدام الأمر “cd”. على سبيل المثال، إذا كان ملفك في “C:\Users\YourUser\CppProjects”، فاكتب “cd C:\Users\YourUser\CppProjects”.
3. الترجمة (Compilation): استخدم مترجم G++ لترجمة الكود. اكتب الأمر التالي:
g++ hello.cpp -o hello
في هذا الأمر، “g++” يستدعي المترجم. “hello.cpp” هو ملف الكود المصدري الخاص بك. “-o hello” يحدد اسم الملف التنفيذي الناتج (بدون امتداد على Linux/macOS، أو hello.exe على Windows). إذا لم تكن هناك أخطاء في الكود، فسيتم إنشاء ملف تنفيذي بهذا الاسم.
4. التنفيذ (Execution): بمجرد الترجمة بنجاح، يمكنك تشغيل البرنامج. اكتب الأمر التالي:
- على Linux/macOS: `./hello`
- على Windows: `hello.exe` أو ببساطة `hello`
سترى “أهلاً بالعالم!” مطبوعة على الشاشة. هذه الطريقة تمنحك فهمًا عميقًا لكيفية عمل عملية البناء والتشغيل من وراء الكواليس.
التشغيل باستخدام بيئة التطوير المتكاملة (IDE)
بيئات التطوير المتكاملة (IDEs) تبسط عملية الترجمة والتشغيل بشكل كبير، حيث تقوم بمعظم هذه الخطوات تلقائيًا نيابة عنك.
في Visual Studio Code (مع ملحقات C/C++)
بعد فتح ملف “hello.cpp” في VS Code وتثبيت ملحقات C/C++ وتكوين `tasks.json` و `launch.json` (كما ذكرنا سابقًا):
1. البناء والتشغيل: يمكنك عادةً استخدام اختصار لوحة المفاتيح `Ctrl+Shift+B` (Build Task) لبناء المشروع، ثم `F5` (Start Debugging) أو `Ctrl+F5` (Run Without Debugging) لتشغيل البرنامج. سيعرض VS Code مخرجات البرنامج في نافذة “Terminal” المدمجة.
2. تكوين الإعدادات: في بعض الحالات، قد تحتاج إلى تحديد المترجم يدويًا في إعدادات VS Code أو في ملفات التكوين لضمان استخدام مترجم G++ الذي قمت بتثبيته. يوفر VS Code واجهة سهلة لتكوين هذه الإعدادات، وغالبًا ما يقدم توصيات فورية لتسهيل العملية.
في Code::Blocks
Code::Blocks مصمم لتبسيط هذه العملية:
1. إنشاء مشروع: افتح Code::Blocks وانتقل إلى `File > New > Project`. اختر “Console application” وحدد C++. اتبع المعالج لإنشاء مشروع جديد، مع تحديد اسم المشروع والمجلد. سيقوم Code::Blocks بإنشاء ملف `.cpp` أساسي لك.
2. كتابة الكود: اكتب أو الصق كود “أهلاً بالعالم!” في الملف الذي تم إنشاؤه.
3. البناء والتشغيل: انقر على زر “Build and Run” (الأيقونة الخضراء التي تشبه علامة التشغيل مع ترس)، أو اذهب إلى `Build > Build and Run`. سيقوم Code::Blocks تلقائيًا بترجمة الكود وتشغيل البرنامج وعرض النتائج في نافذة طرفية منفصلة.
في Visual Studio
Visual Studio يوفر تجربة متكاملة:
1. إنشاء مشروع: افتح Visual Studio واختر “Create a new project”. ابحث عن قالب “Console App” (C++) واختره. قم بتسمية مشروعك وحدد موقعه. ستقوم Visual Studio بإنشاء مشروع بقالب كود أساسي.
2. كتابة الكود: استبدل الكود الافتراضي بكود “أهلاً بالعالم!”.
3. البناء والتشغيل: انقر على زر “Local Windows Debugger” (زر التشغيل الأخضر) في شريط الأدوات، أو اضغط على `F5`. ستقوم Visual Studio ببناء المشروع وتشغيله، وعرض المخرجات في نافذة “Console” منفصلة. يمكنك أيضًا استخدام `Ctrl+F5` للتشغيل بدون تصحيح.
نصائح وحلول لمشاكل شائعة
أثناء رحلتك في تعلم البرمجة، من الطبيعي أن تواجه بعض المشاكل والأخطاء. معرفة كيفية التعامل معها وتحسين كودك هي جزء أساسي من عملية التعلم. إليك بعض النصائح والحلول الشائعة.
حل مشاكل الأخطاء البرمجية (Compilation Errors)
أخطاء الترجمة هي الأكثر شيوعًا للمبتدئين. عندما لا يتمكن المترجم من فهم كودك، فإنه سيوقف عملية البناء ويعرض رسائل خطأ. لا تيأس عند رؤية الأخطاء؛ إنها جزء طبيعي من عملية البرمجة.
1. قراءة رسائل الخطأ: رسائل الخطأ ليست مخيفة كما تبدو. غالبًا ما تشير إلى رقم السطر والمشكلة المحتملة. ابدأ بقراءة الخطأ الأول في القائمة، حيث أن الأخطاء اللاحقة قد تكون نتيجة له.
2. الأخطاء الشائعة:
أخطاء الإملاء (Typos): تحقق من كتابة الكلمات المفتاحية والأسماء بشكل صحيح.
الفاصلة المنقوطة (Semicolon): نسيان الفاصلة المنقوطة (;) في نهاية العبارات هو خطأ شائع.
الأقواس المعقوفة (Braces): تأكد من تطابق الأقواس المفتوحة والمنغلقة ( { و } ).
تضمين المكتبات (Includes): تأكد من تضمين المكتبات اللازمة (#include <iostream>).
عدم تعريف المتغيرات: استخدم المتغيرات بعد تعريفها وبنفس النوع المحدد لها.
3. استخدام الإنترنت: محركات البحث مثل جوجل هي أفضل صديق للمبرمج. انسخ رسالة الخطأ والصقها في البحث. على الأرجح ستجد العديد من المبرمجين الذين واجهوا نفس المشكلة ووجدوا حلولًا لها على منتديات مثل Stack Overflow.
أفضل الممارسات في كتابة الكود النظيف
كتابة كود نظيف ومقروء ليست رفاهية، بل هي ضرورة لسهولة الصيانة والتعاون:
1. التعليقات (Comments): استخدم التعليقات (`//` للسطر الواحد أو `/ … /` للبلوكات) لشرح أجزاء الكود المعقدة أو غير الواضحة. هذا يساعدك والآخرين على فهم الكود لاحقًا.
2. الأسماء الواضحة (Descriptive Names): استخدم أسماء واضحة وذات معنى للمتغيرات والدوال. بدلاً من `x`، استخدم `عدد_الطلاب` أو `student_count`.
3. التنسيق المتسق (Consistent Formatting): استخدم تنسيقًا متسقًا للمسافات البادئة (indentation)، والمسافات، والأسطر الفارغة. معظم بيئات التطوير توفر أدوات لتنسيق الكود تلقائيًا.
4. التقسيم إلى دوال صغيرة: قسم الكود الخاص بك إلى دوال صغيرة تؤدي وظيفة واحدة محددة. هذا يجعل الكود أسهل في القراءة، الاختبار، والصيانة.
موارد إضافية للتعلم المستمر
البرمجة هي رحلة تعلم مستمرة. لتطوير مهاراتك في C++، استكشف هذه الموارد:
- الدروس التعليمية عبر الإنترنت: مواقع مثل C++ For Dummies، GeeksforGeeks، tutorialspoint، و learncpp.com تقدم دروسًا شاملة.
- الكتب: هناك العديد من الكتب الممتازة للمبتدئين والمتقدمين في C++. ابحث عن كتب مثل “Programming: Principles and Practice Using C++” by Bjarne Stroustrup (مبتكر C++).
- المنتديات والمجتمعات: انضم إلى منتديات البرمجة مثل Stack Overflow أو مجتمعات C++ على Reddit أو Discord لطرح الأسئلة ومشاركة المعرفة.
- مشاريع عملية: أفضل طريقة للتعلم هي التطبيق. ابدأ بمشاريع صغيرة وبسيطة ثم انتقل تدريجيًا إلى مشاريع أكثر تعقيدًا.
