计算机基础与编程环境：GESP C++ 1 级知识点

考纲要求

认识计算机的五大基本部件：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备，并能判断常见设备属于哪一类。
理解程序、源代码、编译、可执行文件这几个概念之间的关系：人写的是源代码，机器运行的是编译后的可执行文件。
能在常见集成开发环境中新建 C++ 源文件、点击编译、运行并看到输出结果。
能区分编译错误与运行错误：前者是语法不合规、程序根本生成不出来，后者是程序已经跑起来但在执行过程中出错。

典型题型

给出若干设备，让考生判断哪些属于输入设备、哪些属于输出设备。
给出若干说法，让考生判断正误，例如「可执行文件仍然是源代码文本」「程序不编译也能直接运行」。
描述从写下源代码到程序运行结果出现的完整过程，要求按顺序排列。

常见错误

把内存和硬盘当成一回事。内存断电后内容丢失、容量小但读写快；硬盘断电后内容保留、容量大但相对慢。
以为 C++ 程序写完就能直接双击运行。C++ 是编译型语言，必须先由编译器把源代码翻译成可执行文件。
把编译错误和运行错误混为一谈。少写一个分号属于编译错误；数组越界、除以零这类往往在运行阶段才暴露。
把「保存文件」当成「编译程序」。保存只是把文字写进文件，编译才会检查语法并生成可执行文件。

深入理解

五大部件各自负责什么

冯·诺依曼结构把计算机拆成五个部分，理解它们的关键是看「数据往哪走」，而不是背名字。运算器负责算术和逻辑运算，控制器负责取出指令、翻译指令、指挥其他部件按顺序动作，两者合在一起常被称作中央处理器（CPU）。存储器存放程序和数据，输入设备把外界信息送进来，输出设备把结果送出去。判断一个设备属于哪一类，看它在数据流里的位置即可：键盘、鼠标、扫描仪是输入；显示器、打印机、音箱是输出；硬盘、U 盘、内存条是存储；而触摸屏同时具备输入和输出两种身份。

一个容易混淆的点是：硬盘和内存都属于存储器，区别只在于断电后内容是否保留。内存断电即失，硬盘断电仍在，所以程序运行时先把数据读进内存，断电前再存回硬盘。

从源代码到可执行文件

人写的 .cpp 文件机器看不懂，必须经过翻译。完整的流程是四步：

预处理：处理以 # 开头的行，把 #include <iostream> 展开成头文件内容，删掉注释。
编译：把预处理后的代码翻译成汇编语言，这一步检查语法。
汇编：把汇编语言翻译成机器指令，得到目标文件。
链接：把目标文件与库文件拼在一起，生成可执行文件。

集成开发环境把四步打包成一个「编译并运行」按钮，所以初学时看不到中间产物。考试问「源代码能不能直接运行」，答案是不能，必须编译；问「编译通过是不是就一定正确」，答案也不是，语法合规只说明能生成程序，逻辑对不对要跑起来才知道。

编译错误和运行错误的区别

编译错误发生在翻译阶段，程序根本没有生成出来，常见原因是拼错关键字、漏写分号、括号不配对、变量未定义就使用。编译器会给出文件名和行号，照着改即可，不改就无法运行。

运行错误发生在程序已经跑起来之后，编译完全通过，但执行到某一句时出了问题：除以零、数组越界、读取不存在的文件。这类错误编译器发现不了，因为语法本身没问题。还有一类叫逻辑错误，程序不报错、能跑完，但输出结果不对，例如把 + 写成 -、循环边界差一。区分方法很简单：编译不过的是编译错误，编译过了结果不对的是逻辑错误，编译过了跑到一半崩掉的是运行错误。

自编例题

从源代码到运行结果

下面是一段完整的一级程序。请说明它要经过哪些步骤才能把 hello 输出到屏幕上。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << "hello" << endl;
    return 0;
}

第一步是编辑：把代码保存成扩展名为 .cpp 的源文件。第二步是编译：编译器检查语法，把源代码翻译成机器能执行的目标代码并链接成可执行文件，这一步出错属于编译错误。第三步是运行：操作系统加载可执行文件，程序从 main 函数开始执行，cout 把 hello 送到屏幕，endl 换行，return 0 表示程序正常结束。整个过程里，人读的是源代码，机器执行的是可执行文件。

开始练习

先做一套本级别测评，报告会指出哪些知识点需要重点补；再回到本页对照考纲要求逐条核对，把不确定的条目记下来集中练。

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常见问题

一级考试需要自己安装编译器吗？

不需要。一级只要求理解源代码、编译、可执行文件的关系，并能在现成的编程环境里完成新建、编译、运行。具体环境以 CCF 官方公布的考试说明为准。

内存和硬盘的区别是什么？

内存用于存放程序运行期间正在使用的数据，读写快但断电后内容丢失；硬盘用于长期保存文件，断电后内容仍在，容量通常远大于内存。程序运行时先被载入内存。

编译错误和运行错误怎么区分？

编译错误发生在把源代码翻译成可执行文件的过程中，例如漏分号、关键字拼错，程序根本无法生成；运行错误发生在程序已经运行起来之后，例如除以零或访问越界，此时程序可能提前结束。

本级别其他知识点

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