Free Pascal 完整教程

第一部分：入门与基础

第一章：什么是 Free Pascal？

1 简介 Free Pascal (FPC) 是一个功能强大、跨平台的 32 位、64 位和 16 位 Pascal 及 Delphi 兼容编译器，它的目标是生成快速、高效的本地代码,同时保持高度的兼容性。

• 开源免费：遵循 GNU General Public License (GPL)，你可以免费使用、修改和分发。
• 跨平台：支持 Windows、Linux、macOS、FreeBSD、DOS 等多种操作系统。
• 兼容性好：高度兼容 Borland Pascal (Turbo Pascal) 和 Delphi (版本 2 到 7) 的语法和功能,这使得从这些环境迁移过来非常容易。
• 功能强大：支持面向对象编程、泛型、接口等现代编程特性。

2 Free Pascal 与 Lazarus 的关系 很多人会将 Free Pascal 和 Lazarus 混淆,它们的关系如下：

• Free Pascal (FPC)：是编译器，它负责将你写的 Pascal 源代码（.pas 文件）转换成可执行文件（如 Windows 下的 .exe）。
• Lazarus：是集成开发环境，它提供了图形用户界面，包括代码编辑器、窗体设计器、调试器、项目管理器等,让你能更方便地编写和调试程序。

FPC 是引擎，Lazarus 是驾驶舱。 你可以只用 FPC 在命令行下编程，但绝大多数开发者会选择 Lazarus 来获得高效的开发体验，本教程将主要围绕 Lazarus 展开。

第二章：环境搭建

1 下载与安装

1. 访问官网：打开浏览器，访问 Free Pascal 官方网站 https://www.freepascal.org/。
2. 下载 Lazarus：在官网首页找到 "Download" 链接，进入下载页面，对于初学者，最简单的方式是下载 Lazarus 的完整安装包（通常包含 FPC 编译器），根据你的操作系统选择对应的版本（Windows, macOS, Linux）。
3. 安装：
   • Windows：下载 .exe 文件，双击运行，按照安装向导的提示进行安装即可，建议安装时勾选 "Add to PATH" 选项,方便在命令行中使用。
   • macOS：下载 .dmg 文件,拖拽到应用程序文件夹。
   • Linux (Debian/Ubuntu)：可以通过包管理器安装，sudo apt-get install lazarus。

2 验证安装 安装完成后，打开 Lazarus，你会看到一个类似 Delphi 的界面,这表明安装成功。

第三章：你的第一个程序 - "Hello, World!"

这是学习任何编程语言的经典第一步。

1 创建新项目

1. 打开 Lazarus。
2. 点击菜单 File -> New -> Project -> New Project...。
3. 在弹出的窗口中，选择 Console Application (控制台应用程序)，然后点击 OK。
4. Lazarus 会询问是否保存项目,选择一个位置并保存。

2 编写代码 Lazarus 会自动为你生成一个包含 program 和 begin...end 框架的源代码文件，找到 WriteLn 这一行，它可能已经被注释了（前面有 或 ）,取消注释或直接修改代码如下：

program HelloWorld;
begin
  WriteLn('Hello, World!');
  ReadLn; // 等待用户按下回车键，防止控制台窗口立即关闭
end.

代码解释：

• program HelloWorld;：定义程序名为 HelloWorld。
• begin...end.：这是 Pascal 程序的主体,所有可执行代码都写在这里。
• WriteLn('Hello, World!');：WriteLn 是“写一行”的过程，它会将在括号内的文本（字符串）输出到控制台,并自动换行。
• ReadLn;：ReadLn 是“读取一行”的过程，它用于暂停程序，等待用户输入并按下回车键，这样你就能看到输出结果,而窗口不会一闪而过。
• end 后面的句点表示整个程序的结束。

3 编译与运行

1. 点击工具栏上的绿色 运行 按钮（或按快捷键 F9）。
2. Lazarus 会首先编译你的代码,然后运行它。
3. 如果一切顺利，你会看到一个黑色的控制台窗口，上面显示着 "Hello, World!",并等待你按下回车键。

恭喜！你已经成功编写并运行了你的第一个 Free Pascal 程序！

第四章：基本语法与数据类型

1 变量与常量

变量：用于存储数据,其值在程序运行过程中可以改变。

• 声明：使用 var 关键字。

  var
    myAge: Integer;       // 声明一个整型变量
    myName: String;       // 声明一个字符串变量
    price: Real;          // 声明一个实型（浮点数）变量
    isStudent: Boolean;   // 声明一个布尔型变量

• 赋值：使用 赋值符号。

  myAge := 25;
  myName := 'Alice';
  isStudent := True;

常量：用于存储不会改变的数据。

• 声明：使用 const 关键字。

  const
    Pi = 3.14159;
    MaxUsers = 100;

2 基本数据类型

3 基本输入输出

• 输出：
  • Write(内容)，不换行。
  • WriteLn(内容)，自动换行。
• 输入：
  • Read(变量)：从控制台读取输入并存入变量，不等待换行（较少直接使用）。
  • ReadLn(变量)：从控制台读取一行输入并存入变量，等待用户按下回车。

示例：

program InputOutputDemo;
var
  userName: String;
  userAge: Integer;
begin
  Write('Please enter your name: ');
  ReadLn(userName);
  Write('Please enter your age: ');
  ReadLn(userAge);
  WriteLn('Hello, ', userName, '! You are ', userAge, ' years old.');
  ReadLn;
end.

第五章：流程控制

1 条件语句

• if...then...else

  var
    score: Integer;
  begin
    Write('Enter your score: ');
    ReadLn(score);
    if score >= 60 then
      WriteLn('You passed!')
    else
      WriteLn('You failed.');
  end.

  • if score >= 60 then：score 大于或等于 60。
  • WriteLn('You passed!')：执行 "You passed!"。
  • else：否则。
  • WriteLn('You failed.')：执行 "You failed."。

2 循环语句

• for...to...do (用于已知次数的循环)

  var
    i: Integer;
  begin
    for i := 1 to 5 do
      WriteLn('Count: ', i);
  end.

  输出从 1 到 5 的数字。

• while...do (用于条件循环)

  var
    count: Integer;
  begin
    count := 1;
    while count <= 5 do
    begin
      WriteLn('Count: ', count);
      count := count + 1; // 别忘了增加计数器，否则会无限循环！
    end;
  end.

第二部分：进阶主题

第六章：过程与函数

过程和函数是组织代码、实现代码重用的基本单元。

1 过程 执行一系列操作,但没有返回值。

procedure SayHello(name: String); // name 是参数
begin
  WriteLn('Hello, ', name, '!');
end;
// 调用过程
begin
  SayHello('Bob'); // 输出: Hello, Bob!
end.

2 函数 执行一系列操作,并返回一个值。

function Add(a, b: Integer): Integer; // a, b 是参数，Integer 是返回值类型
begin
  Add := a + b; // 将结果赋给函数名
end;
// 调用函数
var
  sum: Integer;
begin
  sum := Add(10, 20);
  WriteLn('The sum is: ', sum); // 输出: The sum is: 30
end.

第七章：数组与字符串

1 数组 用于存储一组相同类型的元素。

var
  numbers: array[1..5] of Integer; // 声明一个包含5个整数的数组
  i: Integer;
begin
  // 赋值
  numbers[1] := 10;
  numbers[2] := 20;
  numbers[3] := 30;
  numbers[4] := 40;
  numbers[5] := 50;
  // 读取和遍历
  for i := Low(numbers) to High(numbers) do // Low 和 High 是内置函数，获取数组下标范围
    WriteLn('Element ', i, ': ', numbers[i]);
end.

2 字符串操作 Pascal 提供了丰富的字符串处理函数。

var
  s1, s2: String;
begin
  s1 := 'Hello';
  s2 := ' World';
  // 连接
  WriteLn(s1 + s2); // 输出: Hello World
  // 获取长度
  WriteLn('Length of s1: ', Length(s1)); // 输出: Length of s1: 5
  // 截取子串
  WriteLn('Substring: ', Copy(s1, 2, 3)); // 输出: Substring: ell
  // 查找
  WriteLn('Position of "lo": ', Pos('lo', s1)); // 输出: Position of "lo": 4
end.

第八章：记录

记录是一种可以将不同类型的数据组合在一起的数据结构，类似于 C/C++ 中的 struct。

// 定义一个记录类型
type
  TStudent = record
    Name: String;
    Age: Integer;
    Score: Real;
  end;
var
  student1: TStudent; // 声明一个 TStudent 类型的变量
begin
  // 访问记录的成员
  student1.Name := 'Charlie';
  student1.Age := 20;
  student1.Score := 88.5;
  WriteLn('Student Name: ', student1.Name);
  WriteLn('Student Age: ', student1.Age);
  WriteLn('Student Score: ', student1.Score:0:1); // :0:1 表示总宽度为0，保留1位小数
end.

第九章：面向对象编程

Free Pascal 支持强大的面向对象编程特性，如类、继承、多态等。

1 类的定义与使用 类是记录的扩展，它不仅可以包含数据（字段），还可以包含操作这些数据的过程和函数（方法）。

type
  // 定义一个类
  TPerson = class
  private
    FName: String; // 私有字段，只能在类内部访问
  public
    // 构造函数，用于创建对象时初始化
    constructor Create(name: String);
    // 公共方法，可以被外部调用
    procedure IntroduceYourself;
  end;
// 实现构造函数
constructor TPerson.Create(name: String);
begin
  FName := name;
end;
// 实现方法
procedure TPerson.IntroduceYourself;
begin
  WriteLn('Hi, I am ', FName);
end;
// 使用类
var
  person1: TPerson;
begin
  person1 := TPerson.Create('David'); // 创建对象
  person1.IntroduceYourself;         // 调用方法
  // 对象使用完毕后，最好释放内存
  person1.Free;
end.

第十章：文件操作

1 文本文件操作

var
  f: TextFile; // 文本文件类型
  line: String;
begin
  // 写入文件
  AssignFile(f, 'test.txt'); // 关联文件变量
  Rewrite(f);                // 以写入模式打开（如果文件存在则覆盖）
  WriteLn(f, 'This is line 1.');
  WriteLn(f, 'This is line 2.');
  CloseFile(f);              // 关闭文件
  // 读取文件
  AssignFile(f, 'test.txt');
  if FileExists('test.txt') then // 检查文件是否存在
  begin
    Reset(f); // 以读取模式打开
    while not Eof(f) do // Eof 检查是否到达文件末尾
    begin
      ReadLn(f, line);
      WriteLn('Read from file: ', line);
    end;
    CloseFile(f);
  end
  else
    WriteLn('File not found!');
end.

第三部分：学习资源与总结

第十一章：总结与学习路径

1. 扎实基础：熟练掌握变量、数据类型、流程控制、过程和函数,这是所有编程语言的基石。
2. 理解数据结构：深入掌握数组、字符串、记录和集合。
3. 拥抱 OOP：学习类、对象、继承和多态，这是构建大型、可维护程序的关键。
4. 实践！实践！再实践！：尝试做一些小项目，比如计算器、通讯录、简单的文本编辑器等,项目驱动学习是最有效的方式。
5. 学习 Lazarus GUI：当你对语言本身熟悉后，开始学习使用 Lazarus 的窗体设计器来创建图形界面应用程序，这是 Free Pascal 最强大的应用场景。

第十二章：推荐资源

• 官方文档：
  • Free Pascal Programmer's Guide：最权威、最全面的参考手册。
  • Lazarus Documentation：Lazarus 的官方文档。
• 在线教程与社区：
  • Lazarus Wiki：包含大量教程、FAQ 和示例代码。
  • The Delphi/Pascal Programming Forum：一个非常活跃的社区，很多问题在这里都能得到解答（尽管是 Delphi 社区，但大部分内容适用于 FPC/Lazarus）。
  • [YouTube**：搜索 "Free Pascal Lazarus Tutorial" 或 "Object Pascal Tutorial",有大量视频教程可供选择。
• 书籍：
  • 《Mastering Delphi》：虽然是关于 Delphi 的，但对于理解 Pascal 的 OOP 非常有帮助。
  • 可以在 Amazon 等平台搜索 "Free Pascal" 或 "Object Pascal" 相关书籍。

祝你学习愉快，早日成为 Pascal 编程高手！