Tvorba aplikácii v C++

• Juraj Michálek
• http://kota543.host.sk
• e-mail: georgik@host.sk

Čo nás čaká

• interaktívne aplikácie (Allegro, SDL, ClanLib)
• aplikácie s GUI (QT, FLTK, GTK)
• špeciálne knižnice (Mesa)
• nástroje na programovanie (RHIDE)
• pár rád do života

Prvé kroky programátora

• 1. dostane skvelý nápad
• 2. naprogramuje dokonalý program
• 3. každú funkciu si naprogramuje sám
• 4. zistí, že je program nepoužiteľný

Programátor na vlastných nohách

• 5. pokúsi sa program opraviť
• 6. zistí, že polovicu funkcii naprogramoval zle
• 7. preprogramuje zlé funkcie
• 8. zistí, že program je opäť nepoužiteľný
• goto 5.

Ako uniknúť z bludného kruhu?

• skúsme sa zamyslieť kde je hlavný problém
• všetky funkcie programuje sám
• väčšinu funkcíí už niekto naprogramoval
• stačí nájsť správnu knižnicu s funkciami
• výsledok -- 80% ušetrenie času

Štandardné knižnice I.

• #include <string>
• základné funkcie na prácu s reťazcami
• #include <list>, #include <deque>
• operácie nad zoznamami

Štandardné knižnice II.

• #include <map>
• operácie s asociatívnymi poliami
• #include <algorithm>
• špeciálne algoritmy (triedenie, výpis)

Obyčajná aplikácia

• spracovanie vstupov (klávesnica, myš)
• zozbrazenie výstupov (obrazovka)
• vystačíme vždy so štandartnými funkciami?

Nie

Spracovanie vstupu

• stlačil užívateľ šipku hore a vpravo?
• drží užívateľ stlačené CTRL+ALT+DEL+Any key?
• v akej súradnicovej sústave pracuje myš?
• má myš aj koliečko? v akej polohe?

Spracovanie výstupu

• vykresliť obraz v 16-bit alebo 32-bit?
• ktorú časť obrazu prekresliť?
• ako nakresliť kurzor, aby po ňom nezostávali stopy?

Ťažký je život programátora

• to všetko sa predsa naprogramovať nedá!
• nehádžme flintu do žita
• veľa programátorov riešilo podobné problémy
• a tak vnziklo niekoľko kvalitných knižníc

Interaktívne aplikácie

• aplikácie musia rýchlo reagovať na užívateľa
• musia sa prispôsobovať jeho potrebám
• najlepším príkladom je počítačová hra

Knižnice

• Allegro
• SDL
• Clanlib

Allegro

Allegro I.

• Allegro Low Level Game Routines
• vznikla na platforme Atari ST
• Atari však pod tlakom platformy PC zaniklo
• našťastie nezanikli myšlienky Allegra

Allegro II.

• bolo reimplementovane pomocou Borland C
• niekoľko "fanatikov" ho adaptovalo na DJGPP
• boli naprogramované obrovské kusy kódu
• pár "exotov" začalo písať verzie pre DirectX a XServer

Allegro III.

• Allegro sa roztrieštilo na niekoľko častí
• nakoniec sa však všetky vetvy spojili
• teraz Allegro tvorí ucelenú multiplatformovú knižnicu

Allegro -- aplikácia

• spracovanie klávesnice, myši, joysticku
• spracovanie obrazu, zvuku
• jednoduché GUI
• ovládanie časovačov
• používanie dátových súborov

Programovanie -- základ I.

• inicializácia Allegra
• allegro_init();
• ukončenie Allegro
• allegro_exit();

Programovanie -- základ II.

• za funkciou main je nutné uviesť makro
• END_OF_MAIN();

Programovanie -- grafika I.

• nastavenie grafickej hĺbky
• set_color_depth(int depth)
• inicializácia grafického prostredia
• set_gfx_mode(int card, int w, int h, int v_w, int v_h)

Programovanie -- grafika II.

• BITMAP -- všeobecná štruktúra na uloženie obrazu
• obrazovka je BITMAP -- označenie screen
• vytvorenie obrazovej pamäte
• BITMAP *bmp = create_bitmap(320, 200);

Programovanie -- grafika III.

• vymazanie obrazovej pamäte
• clean(bmp);
• vykreslenie bodu do obrazovej pamäte
• putpixel(bmp, x, y, color)

Programovanie -- grafika IV.

• načítanie obrazu zo súboru
• BITMAP *load_bitmap(filename, palette);
• kopírovanie z jednej pamäte do druhej
• blit(bmp, screen, 0, 0, 0, 0, 320, 200);

Programovanie -- grafika V.

• sprite -- okolie obrazu je transparentné
  
• draw_sprite(screen, bmp, x, y);

Programovanie -- grafika VI.

• uvolnenie obrazovej pamäte
• destroy_bitmap(bmp);

Programovanie -- klávesnica I.

• zavedenie ovladača klávesnice
• install_keyboard()
• odstránenie ovladača klávesnice
• remove_keyboard()

Programovanie -- klávesnica II.

• načítanie klávesy
• readkey()
• vymazanie zásobníka kláves
• clear_keybuf()

Programovanie -- klávesnica III.

• zistenie stlačenia klávesy
• int keypressed()
• test na stlačenie konkrétne klávesy
• key[KEY_typ]

Programovenie -- časovač I.

• časovač zaisťuje rovnakú rýchlosť behu
• inštalácia a odstránenie ovladača časovača
• install_timer()
• remove_timer()

Programovanie -- časovač II.

• časovač implementovaný ako počítadlo
• volatile int counter;
• v pravidelných intervaloch je volaná určitá funkcie
• void my_timer_handler()

Programovanie -- časovač III.

• inštalácia funkcie volenej v pravidelných intervaloch
• install_int_ex(my_timer_handler,speed);

Programovanie -- myš I.

• inštalácia a odstránenie ovládača myši
• install_mouse()
• remove_mouse()

Programovanie -- myš II.

• mouse_x -- X súradnica
• mouse_y -- Y súradnica
• mouse_z -- poloha koliečka
• mouse_b -- stav tlačítok

Programovanie -- text

• jednoduchý výpis textu
• textprinf(bmp, font, x, y, color, text);

Ďalšie vlastnosti

• prehrávanie samplov a MIDI
• ukladanie súborov do datafile
• jednoduchá 3D grafika -- polygony
• jednoduché GUI a vytvíranie dialógov

Knižnice na Allegrom

• Allegro má pomerne veľa funkcii
• Allegttf -- práca s True Type fontami
• AllegGL -- práca GL grafikou
• DUMB -- práca sa audiom (Vorbis/Ogg)

Zdroje

• http://alleg.sourceforge.net
• http://allegro.cc

Kompilácia

• DOS: g++ foo.cc -o foo -lalleg
• Linux, Unix, BeOS, QNX, MacOS, Windows:
• g++ foo.cc -o foo `allegro-config --libs`

SDL

SDL

• Simple Direct Media Layer
• knižnica vznikla na Linuxe
• pre veľký úspech bola prenesená na ďalšie systémy

SDL -- aplikácia

• spracovanie klávesnice, myši, joysticku
• spracovanie obrazu, zvuku
• ovládanie časovačov
• podpora udalostí a vlákien
• mplayer (Linux Movie Player)

SDL rozdiely

• kvalitne spracovaný systém udalostí
• zložitejší prístup ku grafike
• prepracovanejšie grafické funkcie
• SDL samo o sebe je low level knižnica
• používa sa nadstavbami

Programovanie -- základ

• inicializácia systému
• SDL_init(flags)
• ukončenie systému
• SDL_quit()

Programovanie -- grafika I.

• inicializácia grafického prostredia
• SDL_SetVideoMode(width, height, video_bpp, videoflags)
• SDL_SWSURFACE -- obrazové dáta v pamäti
• SDL_HWSURFACE -- obrazové dáta vo video pamäti

Programovanie -- grafika II.

• SDL_Surface -- všeobecná štruktúra na uloženie obrazu
• vytvorenie obrazovej pamäte
• surface = SDL_CreateRGBSurface(SDL_SWSURFACE, width, height, 32, rmask, gmask, bmask, amask);

Programovanie -- grafika III.

• vymazanie obrazovej pamäte
• SDL_FillRect(screen, NULL, color)

Programovanie -- grafika IV.

• načítanie obrazu zo súboru
• SDL_Surface *SDL_LoadBMP(const char *file)
• kopírovanie z jednej pamäte do druhej
• SDL_BlitSurface(src, srcrect, dst, dstrect);

Programovanie -- grafika V.

• uvolnenie obrazovej pamäte
• SDL_FreeSurface(SDL_Surface *surface);

Programovanie -- klávesnica

• stlačenie klávesy vyvolá udalosť
• na zistenie stlačenej klávesy je je nutné odchytiť udalosť
• SDL_PollEvent(SDL_Event *event)
• test na stlačenie konkrétne klávesy
• event.key.keysym.sym

Programovenie -- časovač

• časovač implementovaný ako počítadlo
• static int counter;
• inštalácia funkcie volenej v pravidelných intervaloch
• SDL_SetTimer(interval, tick);

Programovanie -- myš

• zistenie stavu myši
• SDL_GetMouseState(*x, *y);

Programovanie -- text

• jednoduchý výpis textu nie je implementovaný

Ďalšie vlastnosti

• priama podpora GL knižníc
• má v sebe zabudovaný mechanizmus pre vlákna

Knižnice nad SDL

• SDL je samo o sebe pomerne ťažko použiteľné
• SDL_mixer -- multikanálový mixér
• SDL_image -- spracovanie obrazových formátov
• SDL_net -- práca so sieťou

Zdroje

• http://www.libsdl.org
• http://www.lgames.org

Kompilácia

• g++ foo.cc -o foo `sdl-config --libs`
• g++ foo.cc -o foo -lSDL

ClanLib game SDK

ClanLib game SDK

• ClanLib game Simple Development Kit
• kompletne naprogramované v C++
• vytvorené ako komplexné API

ClanLib -- aplikácie

• spracovanie 2D a 3D grafiky
• spracovanie zvuku, I/O
• spracovanie fontov (ttf)
• obsahuje nadstabu pre tvorbu GUI

ClanLib -- popis I.

• knižnica je kompletne objektová
• všetky operácie sú enkapsulované
• akákoľvek funkcia je volaná cez objektové metódy
• všetky funkcie knižnice sú teda pod kontrolou

ClanLib -- popis II.

• rozdelená na niekoľko komunikujúcich objektov
• CL_SetupCore -- jadro knižnice
• CL_SetupDisplay -- obsluha obrazu
• CL_SetupSound -- obsluha zvuku
• CL_Socket -- spracovanie siete

Programovanie -- základ

• inicializácia systému
• CL_SetupCore::init()
• ukončenie systému
• CL_SetupCore::deinit();

Programovanie -- grafika I.

• využíva niekoľko tried
• CL_Display -- základné grafické operácie
• CL_Surface -- zobrazovanie textúr
• CL_Canvas -- vykresľovancie funkcie

Programovanie -- grafika II.

• inicializácia grafického prostredia
• CL_Display::set_videomode(width, height, depth)
• vytvorenie plátna
• CL_Canvas canvas(width, height);

Programovanie -- GUI I.

• CL_Component -- základná jednotka pre stavbu GUI
• CL_ComponentStyle -- aplikácia tém
• CL_ComponentManager -- správa komponentov GUI
• CL_GUIManager -- spracovanie GUI na najvyššej úrovni

Prgramovanie -- GUI II.

• GUI definition files (.gui)
• definíciu GUI je možné oddeliť od kódu
• za behu programu je možné nahrávať GUI popisy
• popis má štruktúru kódu v jazyku C

Programovanie -- GL

• CL_Textures -- základná správa textúr
• CL_SetupGL -- nastavenie GL vlastnistí
• CL_OpenGL -- efekty OpenGL

Ďalšie vlastnosti

• prehrávanie samplov a MIDI
• podpora pre JavaScript
• implementovaný MikMod -- prehrávanie music modules
• podpora prehrávania OggVorbis
• priama podpora sieťovania, správa signálov

Zdroje

• http://www.clanlib.org

Kompilácia

• g++ foo.cc -o foo -LclanApp

Games for Linux

• http://games.linux.sk

GUI

• Graphic User Interface
• okná, tlačítka, zoznamy, menu
• jednduchá definícia rozhrania
• editor grafického rozhrania

Knižnice a prostredia

• QT
• FLTK
• GTK

QT

QT

• produkt firmy Trolltech
• bezplatné použitie pre Open Source software
• knižnica vznikla v roku 1996
• je postavená na C++

QT -- platformy

• MS/Windows - 95, 98, NT 4.0, ME, 2000, XP
• Unix/X11 - Linux, Sun Solaris, HP-UX, Compaq Tru64 UNIX, IBM AIX, SGI
• IRIX and a wide range of others
• Macintosh - Mac OS X
• Embedded - Linux platforms with framebuffer support.

QT -- moduly I.

• Network Module,
• OpenGL Module
• SQL Module
• Workspace (MDI) Module, XML Module

QT -- Canvas Module

QT -- IconView Module

QT -- Table Module

QT -- Designer

• nástroj na tvorbu GUI
• rozvrhnutú plochu ukladá do XML súboru
• z XML definície sa generuje kód programu

QT -- kompilácia

• uloženie projektu
• qmake -o Makefile test.pro
• make

QT -- Linguist

• nástroj na preklad aplikácii
• umožňuje oddeliť kód od textov
• prekladateľ a programátor pracujú samostatne

QT -- Assistant

• prepracovaný systém nápovedy
• ukážky kódu k funkciam
• stručné a jasné návody

QT -- zdroj

• http://www.troltech.com

KDE

Opie

FLTK

• Autor: Bill Spitzak
• venoval sa vývoju rozhraní pre Sun Microsystems
• veľa myšlienok zjednodušil a vložil do kitu
• o projekt sa momentálne stará vývojový tím FLTK

FLTK -- platformy

• Unix, Linux
• Microsoft Windows
• MacOS
• s podporou OpenGL a GLUT

FLTK -- vlastnosti

• kompletný objektový návrh
• optimalizované na statické kompilácie
• nízkoúrovňová kompaktibilita -- 10% odlišnosti
• Emacsové skratky pre ikony

FLTK -- spracovanie udalostí

• pohyb myšou
• zmena stavu tlačítka
• zachytávanie klávesnice

FLUID

• Fast Light User-Interface Designer
• jednoduchý designer na tvorbu GUI

FLTK -- zdroj

• http://www.fltk.org

GTK

GTK

• GIMP ToolKit
• najbežnejši používaná knižnica pre GUI
• povodne vznikla ako súčasť GIMPu
• je na nej postavené obrovské množstvo projektov

GTK II.

• Peter Mattis, Spencer Kimball, Josh MacDonald
• GNU Network Object Model Environment (GNOME)
• C++, Guile, Perl, Python, TOM, Ada95,
• Objective C, Free Pascal, Eiffel
• komplexne riešená knižnica

GTK -- zdroj

• http://www.gtk.org

Mesa

Mesa

• open source implementácia OpenGL
• vysokoúrovňová knižnica
• grafické programy
• grafické servre a clustery

Mesa

• http://mesa3d.sourceforge.net

Platformova nezávislosť

• kompilátory z Free softvare foundation
• DJGGP od Delorie (http://www.delorie.com)
• (RHIDE -- IDE pre DJGPP)
• CygWin (http://www.cygwin.com)

Pár rád do života

• používajte objekty
• vytvárajte jednoduchý kód
• rozdeľujte bloky kódu do funkcii
• na formátovanie neprehľadného kódu použite indent

Projekt

• SourceForge -- http://sourceforge.net
• FreshMeat -- http://freshmeat.net
• otvoriť program svetu - Open Source
• niekto može vo vašej práci pokračovať
• doležitá je kritika verejnosti

C#

• .NET od M$
• DotGNU a Portable.NET
• http://www.dotgnu.org

Ďakujem za pozornosť

• Juraj Michálek
• http://kota543.host.sk
• e-mail: georgik@host.sk

Doplňujúce informácie k prednáške

Články

Príklady implementácie v Allegre

Allegro I

#include <allegro.h>

PALETTE pal;
BITMAP *obrazok;

int main()
{
	allegro_init();
	install_keyboard();

	set_color_depth(16);
	set_gfx_mode(GFX_AUTODETECT_WINDOWED, 640, 480, 0, 0);

	clear(screen);

	obrazok = load_tga("obrazok.tga", pal);
	draw_sprite(screen, obrazok, 10, 10);

	clear_keybuf();
	readkey();

	remove_keyboard();
	allegro_exit();
	return 0;
}

END_OF_MAIN();

Allegro II

#include <allegro.h>

PALETTE pal;
BITMAP *obrazok;

int main()
{
	allegro_init();
	install_keyboard();

	set_color_depth(16);
	set_gfx_mode(GFX_AUTODETECT_WINDOWED, 640, 480, 0, 0);

	clear(screen);

	obrazok = load_tga("obrazok.tga", pal);

	do {
		if(key[KEY_SPACE]) {
			draw_sprite(screen, obrazok, 10, 10);
		} else {
			clear(screen);
		}

	} while(!key[KEY_ESC]);

	remove_keyboard();
	allegro_exit();
	return 0;
}

END_OF_MAIN();

Allegro III

#include <allegro.h>

volatile int counter;
            

void my_timer_handler()
{
	counter++;
}  
END_OF_FUNCTION(my_timer_handler);



PALETTE pal;
BITMAP *obrazok;
int waiting_time;
int x, y;

int main()
{
	allegro_init();
	install_timer();
	install_keyboard();

	LOCK_VARIABLE(counter);
	LOCK_FUNCTION(my_timer_handler);

	install_int_ex(my_timer_handler,BPS_TO_TIMER(10));
	waiting_time = counter;

	x = y = 100;

	set_color_depth(16);
	set_gfx_mode(GFX_AUTODETECT_WINDOWED, 640, 480, 0, 0);

	clear(screen);

	obrazok = load_tga("obrazok.tga", pal);

	do {
		if(key[KEY_LEFT]) 	{ x-= 5; }
		if(key[KEY_RIGHT])	{ x+= 5; }
		if(key[KEY_UP])		{ y-= 5; }
		if(key[KEY_DOWN])	{ y+= 5; }
		
		clear(screen);
		draw_sprite(screen, obrazok, x, y);
		
		do {
		} while(waiting_time > counter);

		waiting_time = counter + 1;
		
	} while(!key[KEY_ESC]);

	remove_keyboard();
	remove_timer();
	allegro_exit();
	return 0;
}

END_OF_MAIN();

Allegro IV

#include <allegro.h>

#define WHITE 63000

volatile int counter;
            

void my_timer_handler()
{
	counter++;
}  
END_OF_FUNCTION(my_timer_handler);



PALETTE pal;
BITMAP *obrazok;
int waiting_time;

int main()
{
	allegro_init();
	install_timer();
	install_keyboard();
	install_mouse();

	LOCK_VARIABLE(counter);
	LOCK_FUNCTION(my_timer_handler);

	install_int_ex(my_timer_handler,BPS_TO_TIMER(30));
	waiting_time = counter;

	set_color_depth(16);
	set_gfx_mode(GFX_AUTODETECT_WINDOWED, 640, 480, 0, 0);

	clear(screen);

	obrazok = load_tga("obrazok.tga", pal);

	do {
		clear(screen);
		
		textprintf(screen, font, 10, 10, WHITE, "X=%d, Y=%d, Button=%d",
				mouse_x, mouse_y, mouse_b);

		draw_sprite(screen, obrazok, mouse_x, mouse_y);
		
		do {
		} while(waiting_time > counter);

		waiting_time = counter + 1;
		
	} while(!key[KEY_ESC]);

	remove_mouse();
	remove_keyboard();
	remove_timer();
	allegro_exit();
	return 0;
}

END_OF_MAIN();