文／施博仁 (臺大電機系畢)

一、 前言

　　電機系大一上所有必修科目中，「計算機程式」 (簡稱計程)，大概是多數人在高中時完全未接觸過的科目，是電機系第一門震撼教育。在這門課中，學生的相對程度很容易重新洗牌，高中數理極好的人可能發現自己居然不大會寫程式，而原本對自己沒信心的人，卻可能意外發現一片天空。

　　電機系的計程使用 C++，它的歷史悠久且至今仍被廣泛地使用。C++ 相較於它的前身 C 語言，多了物件的概念，作為初學者的入門語言相當合適且具代表性，對往後學習新的語言能一通百通地迅速進入狀況，所以這門課很重要，同學務必認真學習。修完計程後，有興趣者可再修習「資料結構與程式設計」和「演算法」，或是更偏向實際應用的實驗課，如「網路與多媒體實驗」和「嵌入式系統實驗」等。如果發現自己不喜歡也不擅長電機系的非程式科目，那麼筆者建議可以多去修習資工系的課，或相關學程和專題研究，將來推甄或報考相關研究所會較有利。關於電機系和資工系大一計程的差別，筆者放在附錄說明。

二、 親自撰寫程式學習

　　寫程式是一門透過實踐與觀察，學習思考如何應用的學問，務必自行多加撰寫和修改範例，作為練習。確實瞭解每個環節的基本運作與細節，才能確保寫程式時，不會寫得坑坑洞洞，到處都是問題。由於電機系一門課開設多個班，因此在開學時，應選擇適合自己學習習慣的老師，並且保持不蹺課的好習慣。此外，關於學習工具，建議以閱讀老師上課的英文投影片為主，教科書為輔，有不懂的地方再翻閱教科書。

　　由於程式書籍往往花費太多文字解說程式碼，而學習程式語言講求效率，所以在選購這類課本時，可挑選中文版本。 市面上 C++ 的書籍翻譯已很成熟，使用中文書可以幫助快速理解，熟悉專有名詞，以節省更多時間。在建立基礎觀念後，通常投影片和教科書會有程式碼範例，以作為驗證基礎觀念和展現觀念之用途。建議可先試著看程式碼，局部不懂之處，再查看程式碼的解說。如果老師的講解、投影片和書籍文字無法讓自己瞭解某程式的觀念或用途，那麼就實際執行程式，確認用途，或修改程式碼，看看執行結果是否和自己想的一樣，以驗證觀念。許多書籍附有光碟片或下載連結，提供完整程式碼檔案的範例，如此雖然可省去一行行打程式的時間，但是第一個程式還是要親自從無到有一行行地建立並執行。待熟悉以後，為更有效率地運用時間，才用現成的檔案進行修改。

三、 越是熟悉程式，越能精準除錯

　　在個人的輔導經驗中，最常被詢問的問題在於如何除錯 (debug)。寫程式最麻煩的就是臭蟲 (bug)，也就是程式運作到一半當掉或出現和預期不同的結果。如果重新查看程式碼仍無法看出錯誤，土法煉鋼的辦法是加入更多程式碼，執行到關鍵處就輸出相關變數查看。更有效率的做法，則強烈建議學習透過「除錯器」(debugger) 協助除錯，像是在 Windows 上常用的程式編譯器，如：Dev C++ 和 Visual C++ 都有除錯器，Linux 上也有內建的 GDB 和 DDD 可以使用。以上這些編輯器，在網路上都有很豐富的教學資源。

　　再者，寫程式就好比寫文章，不能不知所云或含混帶過。對於自己寫的程式碼越瞭解、熟悉，就越有敏銳的直覺可找到臭蟲可能出現的位置並加以檢查，無論是人工除錯或使用除錯器皆是如此。寫程式的過程如有不確定的地方，就要另外寫小程式做局部測試，以減少最後全部完成後再挑小臭蟲的時間成本。還有，每次找到臭蟲一定要反省為何會犯錯，是單純的粗心、邏輯錯誤還是觀念錯誤? 這些一定要弄清楚。寫程式最忌諱出錯改正時，卻不清楚自己在改什麼，若碰巧改對，在通過測試後就置之不理，並未從修改過程中吸取教訓，同樣的錯誤一犯再犯，是不可能寫出好程式的。

四、 結語

　　程式設計的樂趣有別於理論課程，它可以滿足個人創作的夢想，有機會看到各種應用軟體的雛型在自己手上誕生。在大學時就可以發現自己也可以是位工程師，而不只是理論家，這是很有成就感的事，所以學習程式設計，何樂而不為呢？

　　電機相關領域免不了都要學習如何寫程式，只是頻率的多寡和使用的語言不同而已。為了使用電腦卓越的運算能力，除了透過程式語言和電腦溝通之外，別無他法。當面對計算量與資料量龐大的複雜問題，或是進行電腦模擬時，想獲得最佳的效率就得寫程式。程式語言在學術或業界都是必備的工具，學習好程式設計，日後絕對有機會派上用場！

附錄：電機系和資工系開設的大一計程有何差別？

　　電機系的計程使用 C++，資工系的計程使用 C 語言，C++ 是 C 語言的增強版，最初誕生時 (1983年) C++ 比 C 多了類別 (Class)，後續又增加更多強大的功能。類別是使用者自行定義的資料型態，以類別為藍本產生的個別資料 (變數) 稱為物件 (Object)，其內部可以定義各種儲存資料 (稱為成員變數，member variable)，以及定義外部互動與內部運轉的方式 (透過成員函式，member function)。具有此種「物件」概念的程式語言，稱為物件導向程式 (Object-oriented programming，OOP) 語言，它允許使用者將物件視為具有特定完整功能的基礎單位。以物件來開發程式很有效率，以建立一座城市為比喻，我們先設計好磚瓦、門窗、磁磚這些物件，接著設計者只需管它們的使用方式，適當組合可構成新的物件―即建築；透過不斷使用建築此物件，並適當排列，完成這個都市。所以物件讓設計者得以站在更宏觀的置高點進行程式開發，其流程更為直覺迅速。然而，C 語言的優勢在於允許使用者更直接、嚴謹地管理記憶體，雖然更為繁瑣，但它更容易讓設計者瞭解底層的作業系統和系統程式的運作，因此資工系從 C 語言學起，是出於往後還有相關進階課程的考量，大部分電機系學生並無此需要。