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docs/.vitepress/config.ts

@@ -75,6 +75,25 @@ export default withMermaid({
                         },
                     ]
                 },
+                {
+                    text: '3. 変数と入出力',
+                    link: '/cpp/chapter-3/',
+                    items: [
+                        { text: '3.1 Hello, traP! の解説', link: '/cpp/chapter-3/1' },
+                        { text: '3.2 int型変数', link: '/cpp/chapter-3/2' },
+                        { text: '3.3 標準入出力', link: '/cpp/chapter-3/3' },
+                        {
+                            text: '練習問題',
+                            link: '/cpp/chapter-3/problems/',
+                            collapsed: true,
+                            items: [
+                                { text: '3-A1. Multiplication', link: '/cpp/chapter-3/problems/multiplication' },
+                                { text: '3-B1. 4bit', link: '/cpp/chapter-3/problems/4bit' },
+                                { text: '3-B2. Sum', link: '/cpp/chapter-3/problems/sum' },
+                            ],
+                        },
+                    ]
+                },
             ],
             '/text/': [
             {

docs/cpp/chapter-3/1.md

@@ -1,25 +1,159 @@
-# 3.1 Hello, traP! の解説
+# [WIP] 3.1 Hello, traP! の解説
 
-## 3.1.1 コメント
+おさらい：第1章のコード
 
-## 3.1.2 cout
+<<<@/text/chapter-2/hello-world.cpp{cpp:line-numbers}
 
-<!-- [TIP] エスケープシーケンス -->
+1行目から順に、まずは「用語」を説明していく。  
+新しい単語がどんどん出てくるが、単語の説明は 2.1.1. 以降で行う。今は単語を頭の片隅に入れておくレベルで良いだろう。
 
-## 3.1.3 セミコロン
+```cpp:no-line-numbers
+#include <iostream>
+```
 
-## 3.1.4 include命令
+`iostream` と呼ばれるファイルを「インクルード」している。
+
+```cpp:no-line-numbers
+using namespace std;
+```
 
-## 3.1.5 using namespace std
+`std::` を省略できるようにする。
 
-## 3.1.6 main関数
+```cpp
+int main() {
+```
 
-## 3.1.7 プログラムの雛形
+`main` という名前の「関数」を宣言している。
+プログラムは、ここから実行される。
 
+```cpp:no-line-numbers
+  cout << "Hello, traP!" << endl;
 ```
-#include <iostream>
-using namespace std;
-int main() {
-  // この下にプログラムを書く
+
+コンソールに `Hello traP!` を出力する。
+`"` で囲うのは、これが文字列なのか、命令なのかを区別するため。（`VSCode`を使っていれば `"Hello traP!"`
+の部分だけ色分けされているはず。） `endl` についても 2.1.1. で解説する。
+
+```cpp:no-line-numbers
+  // Hello, traP を出力する
+```
+
+コメントを書いている。
+
+```cpp:no-line-numbers
 }
 ```
+
+波括弧を閉じている。
+
+## 2.1.0. コメント
+
+`//` と書くと、その行の `//` 以降の部分はコメントになり、ブログラム実行時には無視される。
+
+::: tip
+プログラムの先頭に `//` を付けてコメントにする事をコメントアウトする、と呼ぶことがある。
+:::
+
+プログラムがどのような動作をするのか、どういう目的のプログラムなのか、を簡易的に記述すると良い。見たら分かるというレベルになれば、コメントを書く必要はない。
+
+```cpp:no-line-numbers
+  // Hello, traP を出力する
+```
+
+## 2.1.1. cout
+
+<<<@/text/chapter-2/hello-world.cpp{5}
+
+`cout` はコンソール（画面）に文字列を出力する命令である。C++ 特有の記法で、 `<<` が ← みたいなものだと考えると良い。`cout`
+に向かって文字列を送信しているイメージ。複数つなげることもできる。（以下の例を参照）
+
+```cpp:no-line-numbers
+  cout << "Hello, " << "traP!" << endl;
+```
+
+また、`endl` は改行の命令を意味する。
+
+### 2.1.1.1. エスケープシーケンス
+
+出力に `"` を含めたい場合、 `cout << "Hello, "traP"!" << endl;` と記述してもコンパイルができない。これは `"Hello, "` で文字列が区切られてしまっているためである。
+これを回避するために、(Windows: ¥ キー, Mac: Option (⌥) キーを推しながら ¥ キー) `\` という文字を使って `\"` と書くことで、 `"` を出力することができる。
+このように `\` を使った文字の出力の仕方をエスケープシーケンスと呼ぶ。
+
+```cpp:no-line-numbers
+  cout << "Hello, \"traP\"!" << endl; // output: Hello, "traP"!
+```
+
+他にも以下 `Hello, \n traP!` のように文字列中に `\n` と書くと改行され、この場合は `"Hello, "`と`"traP!"` の間に改行が入る。
+
+``` cpp:no-line-numbers
+  cout << "Hello, \ntraP!" << endl;
+```
+
+```txt
+[output]
+Hello,
+traP!
+```
+
+また、`\`を文字列内で使いたい場合は、`\\` と書く。
+
+```cpp:no-line-numbers
+  cout << "\\\\ Hello, traP!! //" << endl;
+```
+
+```txt
+[output]
+\\ Hello, traP!! //
+```
+
+::: tip
+文字列中では `//` を書いてもコメントアウトされない。
+:::
+
+
+## 2.1.2. セミコロン
+
+C++ では、`;` を多用する。`;` は「命令の区切り」を示す。C++
+においては、関数を呼び出すときや、次に出てくる「変数」の宣言時など、各命令の終わりには `;` を記述しなければならない。
+
+::: tip
+最終的にはコンピューターが機械語に変換する必要があり、その際に命令の区切りをはっきりさせるために `;`を使うと考えると良い。
+:::
+
+## 2.1.3. include 命令
+
+<<<@/text/chapter-2/hello-world.cpp{1 cpp:line-numbers}
+
+`#include` は、外部の関数（やその他もろもろ）が実装されているファイルを取り込んで、使えるようにする命令である。
+
+このソースコードでは `iostream`
+と呼ばれるファイルをインクルードしている。これは入出力に関する便利な関数（など）が用意されているファイルである。具体的には、 `cout`
+が `iostream` に含まれている。
+
+自分一人で一から作る事は非常に難しいので、予め用意されたソースコードを適宜用いてプログラミングをするのである。
+
+## 2.1.4. using namespace std
+
+<<<@/text/chapter-2/hello-world.cpp{2 cpp:line-numbers}
+
+`cout` と記述しているが、本来ならば `std::cout` と書く必要がある。 `std::` が何を意味しているかは深くは解説しないが（std =
+standard くらいは知っても良いだろう）、毎回`std::` と書くのは少し不便なので、これを書かない（省略する）という宣言をしている。
+
+## 2.1.5. コメント
+
+<<<@/text/chapter-2/hello-world.cpp{6 cpp:line-numbers}
+
+行の先頭に `//` と書く事でその行をコメントにすることができる。コメントはコンパイル時には無視される。
+メモに使うと良い。
+
+## 2.1.6. main 関数
+
+<<<@/text/chapter-2/hello-world.cpp{4 cpp:line-numbers}
+
+コンピューターは main 関数 を実行する。main 関数の中身がプログラムのメインの部分と捉えても良い。
+「関数」についての詳細は V 章で扱う。
+
+ソースコードの中で `int main()` の後の `{` と、最終行の `}` は対応していて、 `{ }` の内側が main
+関数の内容である。
+
+今のところは、「`{` からプログラムが始まって、末尾の`}` で終わる」と考えれば十分である。

docs/cpp/chapter-3/2.md

@@ -1,7 +1,160 @@
-# 3.2 int型変数
+# [WIP] 3.2 int型変数
 
-## 3.2.1 int型変数とは
+```cpp
+#include <iostream>
+using namespace std;
 
-## 3.2.2 int型変数の計算
+int main() {
+  int x = 4;
+  cout << "x" << endl;
+  cout << x << endl;
+}
+```
 
-## 3.2.3 オーバーフロー
+`int x = 4` で変数を定義し、代入をしている。変数を簡単に説明すると、「決められた情報を持つ入れ物」である。
+
+* `x` は変数の名前である。一般的にアルファベットで開発者（=あなた）が決める。1文字でなくても良い。（`number` 等）
+* `int` はこの変数が「整数」を入れるための、**`int`型**の入れ物であることを意味する。
+* `= 4` は見た通りで、変数の中身（=値）を`4`にするという意味である。
+
+::: tip
+`int` は **integer** (=整数) の略。
+:::
+
+`cout` に `x` と書くと、`x` の**中身**が出力される。`""` をつける意味がわかっただろうか。
+
+:::danger
+**同じ名前の変数を2回定義する事はできない**。
+
+例えば、
+
+```cpp
+int x = 4;
+int x = 3;
+```
+
+などと書くとコンパイルエラーとなる。
+途中で値を変えたい場合は、次のように記す。
+
+```cpp
+int x = 4;
+x = 3;
+```
+
+本当に値が途中で変わっているか気になる場合は、1行目と2行目の間に `cout` 命令を挟んで`x`の値を確認してみると良いだろう。
+
+```cpp
+int x = 4;
+cout << x << endl;
+x = 3;
+cout << x << endl;
+```
+
+:::
+
+:::danger
+`C++`では、「型」が異なる値と変数について一部の場合を除き、値をそのまま変数に代入することはできない。例えば、`int`型の変数に文字列（=`string`型とよばれている）を入れるような命令はエラーとなる。
+:::
+
+## 2.2.1. int型 の計算
+
+パソコンは計算機なので、当然計算ができる。
+
+```cpp:line-numbers
+int x = 11;
+int y = 7;
+
+cout << x + y << endl;
+cout << x - y << endl;
+cout << x * y << endl;
+cout << x / y << endl;
+cout << x % y << endl;
+```
+
+と書けば、
+
+```
+18
+4
+77
+1
+4
+```
+
+と出力される。上から順に
+
+* 和 `+`
+* 差 `-`
+* 積 `*`
+* 商 `/`
+* 剰余(mod) `%`
+
+である。 `+`, `-`, `*`, `/`, `%` 等のような記号を **演算子** と呼ぶ。
+
+ここで、**`int`型同士の割り算について、結果は`int`型となる**。（文字通り「商」を取る）
+小数は第3章で扱う。
+
+また、値を代入することもできる。
+
+```cpp:line-numbers
+int x = 4;
+int y = 7;
+int f = x + y;
+
+cout << f << endl;
+
+f = x - y;
+
+cout << f << endl;
+```
+
+```
+[output]
+11
+-3
+```
+
+数学の $=$ とは異なり、これは「右辺の値を左辺に代入する」操作を意味する。
+
+計算の中でも特に、`x = x + 4` 等、「加算」したい時は、`x += 4` 等と略記することができる。
+
+::: tip
+代入演算子 `=` は演算子の右辺を計算して、その結果を左辺の変数に**代入**する演算子である。  
+例えば `x = x + 4`という命令では `x + 4`が計算され、その結果が`x`に代入される。
+:::
+
+```cpp:line-numbers
+int x = 4;
+x += 7;
+cout << x << endl;
+```
+
+```
+[output]
+11
+```
+
+他にも `-=`, `*=`, `/=`, `%=` が使える。
+
+## 2.2.2. オーバーフロー
+
+オタクというのはでかい数字が大好きなので、
+
+```cpp:line-numbers
+int yen = 5000000000000000;
+cout << yen << endl;
+```
+
+と書く。しかし、これを実行すると `937459712` が出力される。
+
+これは、オーバーフローというものが起きるからである。`int`型が扱える数値には上限があって（同時に下限もある）、それを超える数を扱う事はできない。扱おうとする時に発生する問題を「オーバーフロー」と呼ぶのである。
+
+`int`型が扱える数の範囲は `-2,147,483,648` ~ `2,147,483,647` である。基本的に気にすることはないが、起きた時はオーバーフローを疑うと良いだろう。
+
+ちなみに、実行すると出力される値は、数値の最上位の桁をコンピューターが無視するために、上限値を超えた際に値が下限値に戻るからである。
+
+::: tip
+オーバーフローに関連して、ゲーム「パズル&ドラゴンズ」において 2021 年まで各キャラクターが出せる最大ダメージは2,147,483,647ダメージであったという話がある。これはゲームが `int` 型を用いていたためについていた制限である。
+なお、2021年のアップデートでダメージ上限が変更された。これはより大きい整数を扱える型 （C++ で言うところの `long long`型 ）に変えられたからだそうだ。
+
+:::