Как читать код на C++: минимальный словарь для абсолютного новичка

Эта статья не учит писать код. Она даёт ровно тот минимальный словарь из семи слов — инструкция, переменная, тип, функция, класс, указатель, ссылка — без которого следующая статья энциклопедии (про то, как читать заголовочный файл движка) будет непонятна с первого предложения. Если ты никогда в жизни не писал ни строчки кода — читай эту статью целиком, ничего не пропуская. Если ты уже писал код на любом другом языке — всё равно пройди её: некоторые слова здесь означают в C++ не совсем то, что в других языках.

01Что это?

Исходный код на C++ — это текстовый файл, который выглядит пугающе только до тех пор, пока в нём не различаешь отдельные, многократно повторяющиеся строительные блоки. Этих блоков немного: инструкция, переменная, тип, функция, класс, указатель, ссылка. Каждый из них — это не абстрактная теория программирования, а конкретный, узнаваемый по внешнему виду кусочек текста. Цель этой статьи — не рассказать всё про C++ (это невозможно в одной статье и не нужно для чтения кода), а дать ровно семь опорных точек, за которые взгляд может зацепиться, когда видит незнакомый файл.

02Почему это существует?

Проблема: одна строка, пять незнакомых слов

Представь, что ты в первый раз в жизни открыл файл с кодом и увидел одну-единственную строку:

float Health;

Для человека, который никогда не программировал, здесь нет ни одного знакомого ориентира. float — это слово из математики? Health — это команда? Зачем в конце точка с запятой, если это не конец предложения на естественном языке? Без ответа на эти вопросы даже одна короткая строка требует полной остановки, а реальные файлы движка — не одна строка, а сотни.

Причина: C++ — язык с фиксированным, небольшим набором форм записи

В отличие от естественного языка, где можно сказать одну и ту же мысль тысячей разных способов, у C++ строго ограниченный набор синтаксических форм: программа — это всегда последовательность инструкций, каждая переменная всегда имеет тип, каждая функция всегда объявляется примерно одинаково. Это ограничение — не недостаток, а прямая причина, почему словарь из семи понятий вообще может закрыть подавляющее большинство того, что встретится в реальном файле: форм мало, и они постоянно повторяются.

03Какую проблему решает?

После этой статьи любая строка кода на C++, даже незнакомая по содержанию, распознаётся хотя бы по форме: «это объявление переменной», «это вызов функции», «это указатель». Это не даёт понимания архитектуры Unreal (для этого нужны следующие статьи уровня) — это даёт способность физически не теряться в тексте, различать, где кончается одна мысль автора кода и начинается следующая.

04Как устроено?

Инструкция и точка с запятой

Программа на C++ — это последовательность инструкций (statements): отдельных, законченных действий, которые компьютер должен выполнить одно за другим, сверху вниз (если ничто не меняет этот порядок специально — но об этом не в этой статье). Граница между двумя соседними инструкциями — точка с запятой ;.

Переменная и тип

Переменная — это именованное место в памяти компьютера, где хранится какое-то значение, которое может меняться по ходу работы программы (отсюда и название — «переменная», в отличие от значения, которое зафиксировано раз и навсегда). У каждой переменной в C++ есть тип — объявление того, какого рода значение в ней вообще может храниться: целое число, дробное число, текст, истина/ложь и так далее. Тип пишется перед именем переменной.

int Score;
float Health;
bool bIsAlive;

Тип важен не только для человека, который читает код, — компилятор использует его, чтобы заранее, до запуска программы, отловить бессмысленные операции (например, попытку сложить текст с булевым значением) и понять, сколько именно места в памяти нужно выделить под каждую переменную.

Функция: объявление, реализация, вызов, параметры, возврат

Функция — это именованный, переиспользуемый кусок кода, который выполняет конкретное действие и может быть запущен («вызван») из любого другого места программы, а не только один раз в том месте, где написан. У функции есть три разных, часто путаемых новичками аспекта: объявление — запись формы функции без её содержимого; реализация (или «определение») — тот же заголовок, но уже вместе с реальным кодом внутри фигурных скобок; и вызов — конкретное место в коде, где эту функцию просят выполниться прямо сейчас.

// Объявление — контракт "такая функция существует", без тела:
int AddDamage(int BaseDamage, int Bonus);

// Реализация — тот же заголовок, но с телом в фигурных скобках:
int AddDamage(int BaseDamage, int Bonus)
{
    return BaseDamage + Bonus;
}

// Вызов — использование функции в другом месте кода:
int TotalDamage = AddDamage(10, 5);  // TotalDamage теперь равен 15

Класс и объект

Класс — это описание некоторой сущности: какие у неё есть переменные (в контексте класса их называют полями) и какие функции (их называют методами) она умеет выполнять. Класс сам по себе — не готовая вещь, а чертёж. Объект (или экземпляр класса) — это конкретная сущность, построенная по этому чертежу в памяти во время работы программы. Один класс может породить сколько угодно разных объектов, у каждого из которых свои собственные значения полей.

class FCharacterStats
{
public:
    int Health;
    int Mana;
};

Если где-то в коде дальше появится FCharacterStats PlayerOne; и FCharacterStats PlayerTwo; — это будут два отдельных объекта одного и того же класса, и у каждого — собственные, независимые друг от друга значения Health и Mana. Изменение здоровья одного не затронет здоровье другого — точно так же, как два дома, построенных по одному архитектурному чертежу, остаются двумя разными, физически независимыми зданиями.

Указатель и ссылка

Обычная переменная хранит значение напрямую. Указатель хранит не само значение, а адрес — место в памяти компьютера, где это значение на самом деле лежит. Указатель на C++ обозначается звёздочкой * после типа.

int Score;        // обычная переменная — хранит само число
int* ScorePtr;     // указатель — хранит АДРЕС переменной, а не число

Ссылка устроена похоже — она тоже не хранит значение напрямую, а обращается к уже существующей переменной, — но в отличие от указателя, обозначается амперсандом &, не может быть «никуда не ведущей» (nullptr для ссылки невозможен) и не требует отдельного шага, чтобы добраться до значения — она ведёт себя как второе имя для уже существующей переменной.

Зачем языку сразу два разных инструмента, делающих на первый взгляд похожую вещь, — вопрос архитектуры кода, а не чтения синтаксиса, и он подробно разбирается в следующих статьях энциклопедии на реальных примерах движка. Здесь достаточно уметь отличить один символ от другого на странице: * — указатель, & — ссылка.

const

Слово const — это обещание компилятору не изменять то, к чему оно относится. Компилятор проверяет это обещание сам: если код всё-таки попытается изменить что-то, помеченное const, сборка проекта остановится с ошибкой ещё до того, как программа вообще запустится.

const int MaxPlayers = 4;  // это значение нельзя изменить нигде дальше в коде

const может стоять в разных местах строки и означать чуть разные вещи — например, у параметра функции он означает «функция не изменит переданное ей значение», а в самом конце объявления метода класса — «вызов этого метода не изменит поля самого объекта». Точный смысл каждого конкретного случая — тема следующих статей, где он будет разбираться прямо на реальном коде движка; здесь важно только не пугаться самого слова и знать, что оно всегда означает какой-то запрет на изменение, а не что-то ещё.

05Когда останавливаться на каждом слове, а когда — читать бегло

Как этим можно злоупотребить

Обратная крайность так же реальна: попытка выучить синтаксис C++ полностью, во всех деталях, прежде чем открыть хоть один реальный файл движка. Язык C++ достаточно большой, чтобы полное его изучение «про запас» заняло значительно больше времени, чем практическое чтение конкретных файлов по мере необходимости — а detали, которые не встретились ни разу за месяц практики, скорее всего, и не понадобятся в ближайшее время. Семь понятий этой статьи покрывают подавляющее большинство того, что реально встречается в заголовках движка на уровне «прочитать и понять форму» — остальное стоит добирать по ходу дела, на конкретных примерах, а не заранее и абстрактно.

06Типичные ошибки

07Практика

08Частые вопросы

09Что читатель должен начать замечать

После этой статьи звёздочка и амперсанд рядом с типом перестают быть незначительным штрихом и начинают читаться как явный сигнал «указатель» или «ссылка» — вещи с разным поведением, а не два похожих символа. Точка с запятой без фигурных скобок после круглых скобок функции начинает восприниматься не как обрыв кода, а как узнаваемый признак объявления без реализации. А любая незнакомая строка кода теперь первым делом сортируется по одному и тому же простому вопросу — «это переменная, функция, класс или что-то из этих семи форм» — вместо того чтобы вызывать общее ощущение «слишком сложно, не разберусь».

10Итоги

• ✔ узнать инструкцию и границу между инструкциями по точке с запятой
• ✔ отличить переменную и её тип, назвать разницу между int, float и bool
• ✔ различить объявление функции, её реализацию и вызов — по наличию точки с запятой без тела, тела в фигурных скобках, или конкретных значений вместо параметров
• ✔ объяснить своими словами разницу между классом как чертежом и объектом как конкретной сущностью, построенной по этому чертежу
• ✔ по одному символу (* или &) отличить указатель от ссылки на странице кода
• ✔ понимать, что const — это всегда какой-то запрет на изменение, проверяемый компилятором заранее
• ✔ по симптому («не понимаю ни слова в этой строке») понять, какого из семи понятий не хватает, вместо общего ощущения «слишком сложно»