第3课｜第一个Ada程序：Hello World深入解析本课深入解析Ada四大结构，详解 with 与 use 子句、标

本课目标

完成本课后，你将能够：

完整理解Ada程序的结构与语法元素
掌握 with 子句的多种用法和作用域规则
正确使用Ada的标识符、保留字和注释规范
区分声明部分与执行部分的职能边界
编写符合工业标准的规范Ada代码

一、程序结构全景解析

1.1 Hello World的完整解剖

回顾上节课的代码：

with Ada.Text_IO;

procedure Hello is
   -- 声明部分（Declarative Part）
begin
   -- 执行部分（Executable Part）
   Ada.Text_IO.Put_Line ("Hello, Ada World!");
end Hello;

Ada程序的四大组成部分：

部分	关键字	作用	可否为空
上下文子句	`with` / `use`	引入外部依赖	可以
单元头	`procedure` / `function` / `package`	程序单元类型和名称	不可
声明部分	`is` 与 `begin` 之间	局部常量、变量、类型、子程序	可以
执行部分	`begin` 与 `end` 之间	实现具体逻辑	不可

1.2 最简单的合法程序

procedure Minimal is
begin
   null;  -- 空语句，表示"什么都不做"
end Minimal;

null 语句是Ada的占位符，用于语法上必须有语句但逻辑上无需操作的场景。

二、上下文子句深度解析

2.1 with 子句的本质

with 不是简单的"文件包含"，而是语义化的单元依赖声明：

with Ada.Text_IO;           -- 引入标准输入输出包
with Ada.Integer_Text_IO;   -- 引入整数输入输出包
with Ada.Float_Text_IO;     -- 引入浮点数输入输出包

与C语言 #include 的核心区别：

特性	C `#include`	Ada `with`
机制	文本替换	语义检查
重复引用	需用 `#ifndef` 防护	自动处理，无重复问题
依赖分析	预处理器处理	编译器原生支持，可精准追踪
信息隐藏	头文件暴露所有细节	规范（.ads）控制可见性

2.2 `use` 子句：简化访问

频繁使用 Ada.Text_IO.Put_Line 很冗长，可用 use ：

with Ada.Text_IO;
use Ada.Text_IO;  -- 将包的内容直接引入当前作用域

procedure Greetings is
begin
   Put_Line ("Hello!");      -- 无需前缀
   Put_Line ("Goodbye!");    -- 直接调用
end Greetings;

对比两种风格：

风格	代码	适用场景
全限定	`Ada.Text_IO.Put_Line (...)`	大型项目，避免命名冲突
use字句	`Put_Line (...)`	小型程序，提高可读性

工业建议：规范文件（.ads）中避免 use ，包体（.adb）中可酌情使用。

2.3 use type ：精确控制

只想引入某个类型的操作符，而非整个包：

with Ada.Calendar;
use type Ada.Calendar.Time;  -- 只引入Time类型的操作符

procedure Time_Example is
   T1, T2 : Ada.Calendar.Time;
begin
   if T1 < T2 then  -- 可直接使用<操作符
      ...
   end if;
end Time_Example;

三、标识符与保留字

3.1 标识符命名规则

-- 合法标识符
Hello_World
Get_Value
Temperature_2
HTTP_Request   -- 连续下划线非法！应为HTTP_Request或Http_Request

-- 非法标识符
2nd_Value      -- 数字开头
Get-Value      -- 连字符非法（这是减号）
Hello__World   -- 连续下划线非法
hello world    -- 空格非法

Ada标识符规则：

必须以字母开头
只能包含字母、数字、下划线
不能连续使用两个下划线
不能以数字开头
不区分大小写（ Hello 与 HELLO 相同）

3.2 保留字（关键字）

Ada有73个保留字，不可用作标识符：

类别	保留字
声明	`procedure` , `function` , `package` , `type` , `subtype` , `constant`
控制	`if` , `then` , `else` , `elsif` , `case` , `when` , `loop` , `while` , `for` , `exit` , `return`
并发	`task` , `entry` , `accept` , `select` , `delay` , `abort`
异常	`exception` , `raise` , `begin` , `end`
其他	`is` , `in` , `out` , `access` , `new` , `null` , `others`

完整列表见Ada Reference Manual

3.3 命名规范（工业标准）

元素	规范	示例
包/过程/函数	PascalCase	`Ada.Text_IO` , `Get_Value`
变量/常量	Snake_Case	`current_temperature` , `Max_Size`
常量	大写或PascalCase	`PI` , `Buffer_Size`
类型/子类型	PascalCase	`Integer` , `Positive` , `My_Record`

四、注释与文档

4.1 单行注释

-- 这是单行注释，从--到行尾
X := 10;  -- 行尾注释，解释X的初始值

4.2 多行注释（Ada无原生支持）

Ada标准没有 /* */ 风格的多行注释，需每行加 -- ：

-- 这是第一段说明
-- 这是第二段说明
-- 这是第三段说明
X := 20;

历史原因：Ada设计于1980年，当时认为多行注释容易导致注释嵌套混乱，且不利于工具处理。

4.3 文档注释（AdaDoc风格）

-- 计算圆的面积
-- 参数：
--   Radius - 圆的半径，必须为正数
-- 返回：
--   圆的面积
function Circle_Area (Radius : Float) return Float is
begin
   return 3.14159 * Radius ** 2;
end Circle_Area;

五、声明部分详解

5.1 可以声明什么？

procedure Declarations is
   
   -- 1. 常量声明
   Pi : constant Float := 3.14159;
   
   -- 2. 变量声明
   Counter : Integer := 0;
   
   -- 3. 类型声明
   type Day is (Mon, Tue, Wed, Thu, Fri, Sat, Sun);
   
   -- 4. 子类型声明
   subtype Weekday is Day range Mon .. Fri;
   
   -- 5. 子程序声明（前向声明）
   procedure Helper (X : in out Integer);
   
   -- 6. 其他包的使用
   package My_IO renames Ada.Text_IO;
   
begin
   -- 执行部分可以使用上述所有声明
   Counter := Counter + 1;
   Helper (Counter);
end Declarations;

-- 子程序体必须在主单元之后或单独文件中
procedure Helper (X : in out Integer) is
begin
   X := X * 2;
end Helper;

5.2 声明的顺序规则

重要：Ada要求先声明后使用！

procedure Order_Matters is
   A : Integer := B;  -- ERROR! B尚未声明
   B : Integer := 10;
begin
   null;
end Order_Matters;

正确写法：

procedure Correct_Order is
   B : Integer := 10;  -- 先声明B
   A : Integer := B;   -- 再使用B，合法
begin
   null;
end Correct_Order;

六、执行部分详解

6.1 语句序列

begin 与 end 之间是语句序列，每条语句以分号结束：

procedure Statements is
begin
   -- 过程调用语句
   Ada.Text_IO.Put_Line ("First");
   
   -- 赋值语句
   X := 10;
   
   -- 控制语句
   if X > 5 then
      Ada.Text_IO.Put_Line ("Big");
   end if;
   
   -- 空语句（合法但无操作）
   null;
end Statements;

6.2 语句的终止

元素	是否需要分号	示例
语句	必须	`X := 10;`
声明	必须	`A : Integer;`
`end` 行	必须	`end Hello;`
`begin`	不需要	`begin`
`loop` , `if` , `then` 等	不需要	`if X > 5 then`

七、完整示例：温度转换器

-- 文件名: temperature_converter.adb
-- 功能：摄氏度与华氏度相互转换

with Ada.Text_IO;
with Ada.Float_Text_IO;

procedure Temperature_Converter is
   
   -- 常量声明
   Freezing_C : constant Float := 0.0;
   Freezing_F : constant Float := 32.0;
   Factor     : constant Float := 5.0 / 9.0;
   
   -- 变量声明
   Celsius    : Float;
   Fahrenheit : Float;
   
begin
   
   -- 摄氏度转华氏度
   Celsius := 100.0;
   Fahrenheit := Freezing_F + Celsius / Factor;
   
   Ada.Text_IO.Put ("Celsius: ");
   Ada.Float_Text_IO.Put (Celsius, Fore => 3, Aft => 1, Exp => 0);
   Ada.Text_IO.Put (" => Fahrenheit: ");
   Ada.Float_Text_IO.Put (Fahrenheit, Fore => 3, Aft => 1, Exp => 0);
   Ada.Text_IO.New_Line;
   
   -- 华氏度转摄氏度
   Fahrenheit := 212.0;
   Celsius := Factor * (Fahrenheit - Freezing_F);
   
   Ada.Text_IO.Put ("Fahrenheit: ");
   Ada.Float_Text_IO.Put (Fahrenheit, Fore => 3, Aft => 1, Exp => 0);
   Ada.Text_IO.Put (" => Celsius: ");
   Ada.Float_Text_IO.Put (Celsius, Fore => 3, Aft => 1, Exp => 0);
   Ada.Text_IO.New_Line;
   
end Temperature_Converter;

编译运行：

gnatmake temperature_converter.adb
./temperature_converter

输出：

Celsius: 100.0 => Fahrenheit: 212.0
Fahrenheit: 212.0 => Celsius: 100.0

八、常见编译错误速查

错误信息	原因	解决
`missing ";"`	语句末尾缺少分号	添加 `;`
`incorrect use of "with"`	`with` 子句位置错误	移到最开头
`identifier cannot be use clause name`	`use` 后直接跟包名，缺少 `;`	`with P; use P;`
`declaration expected`	声明部分写了执行语句	移到 `begin` 后
`statement expected`	`begin` 后写了声明	移到 `is` 与 `begin` 之间

九、本课总结

Ada程序由上下文子句、单元头、声明部分、执行部分四部分组成
with 引入依赖， use 简化访问，规范中避免 use
标识符不区分大小写，不能连续下划线，不能以数字开头
注释只有 -- 单行形式，文档化注释需每行加 --
先声明后使用是铁律，声明在 is 与 begin 之间，执行语句在 begin 与 end 之间

十、课后练习

1.修正错误：以下代码有3处错误，找出并修正：

procedure Broken is
begin
   with Ada.Text_IO;
   Ada.Text_IO.Put_Line ("Test")
end broken;

2.规范命名：将以下不规范标识符改为Ada标准形式：

getValue → ?

2nd_item → ?

HTTP__Request → ?

3.扩展程序：修改温度转换器，增加开尔文温度转换（K = C + 273.15）。

4.代码风格：重写Hello World，使用 use Ada.Text_IO; ，对比可读性差异。

十一、下节预告

第4课｜程序结构与编译流程

我们将：

理解库单元、子单元、主程序的层级关系
掌握 gnatmake 的依赖分析原理
学习分离编译与分别编译的区别
构建第一个多文件Ada项目

关键术语表

上下文子句： with 和 use 子句的统称，用于管理单元依赖

声明部分： is 与 begin 之间的区域，用于定义局部实体

执行部分： begin 与 end 之间的区域，包含实际执行的语句

保留字：Ada语言预定义的关键字，不可用作标识符

前向声明：先声明子程序签名，稍后提供实现的机制

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第3课｜第一个Ada程序：Hello World深入解析