Мюррей Хилл - C++

–основанным или объектно-ориентированным. Он опирается на то, что действия над объектами неоднородных списков выполняются одинаковым образом. Смысл этих действий зависит от фактичекого типа объектов, находящихся в списке (что становится ивестно только на стадии выполнения), а не просто от типа элментов списка (который компилятору известен).

Разберем процесс написания программы для рисования на экране геометрических фигур. Она естественным образом раздляется на три части:

1. Администратор экрана: подпрограммы низкого уровня и структуры данных, определяющие экран;он ведает только точками и прямыми линиями,

2. Библиотека фигур: набор определений основных фигур вроде прямоугольника и круга и стандартные программы для работы с ними и

3. Прикладная программа: множество определений, специалзированных для данного приложения, и код, который их использует.

Эти три части скорее всего будут писать разные люди (в разных организациях и в разное время). При этом части будут скорее всего писать именно в указанном порядке с тем осложнющим обстоятельством, что у разработчиков нижнего уровня не будет точного представления, для чего их код в конечном счете будет использоваться. Это отражено в приводимом примере. Чтбы пример был короче, графическая библиотека предоставляет только весьма ограниченный сервис, а сама прикладная програма очень проста. Чтобы читатель смог испытать программу, даже если у него нет совсем никаких графических средств, использется чрезвычайно простая концепция экрана. Не должно соствить труда заменить эту экранную часть программы чем-нибудь подходящим, не изменяя код библиотеки фигур и прикладной программы.

Вначале было намерение написать администратор экрана на C (а не на С++), чтобы подчеркнуть разделение уровней реалзации. Это оказалось слишком утомительным, поэтому пришлось пойти на компромисс: используется стиль C (нет функций члнов, виртуальных функций, определяемых пользователем операций и т.п.), однако применяются конструкторы, надлежащим образом описываются и проверяются параметры функций и т.д. Оглядывясь назад, можно сказать, что администратор экрана очень пхож на C программу, которую потом модифицировали, чтобы вопользоваться средствами С++ не переписывая все полностью.

Экран представляется как двумерный массив символов, работу с которым осуществляют функции put_point() и put_line(), использующие при обращении с экраном структуру point:

// файл screen.h

const XMAX=40, YMAX=24;

struct point (* int x,y; point() (**) point(int a, int b) (* x=a; y=b; *) *);

overload put_point; extern void put_point(int a, int b); inline void put_point(point p) (* put_point(p.x,p.y); *)

overload put_line; extern void put_line(int, int, int, int); inline void put_line(point a, point b) (* put_line(a.x,a.y,b.x,b.y); *)

extern void screen_init(); extern void screen_refresh(); extern void screen_clear();

#include «stream.h»

Перед первым использованием функции put экран надо инциализировать с помощью screen_init(), а изменения в структре данных экрана отображаются на экране только после вызова screen_refresh(). Как увидит пользователь, это «обновление» («refresh») осуществляется просто посредством печати новой копии экрана под его предыдущим вариантом. Вот функции и оределения данных для экрана:

#include «screen.h» #include «stream.h»

enum color (* black='*', white=' ' *);

char screen[XMAX][YNAX];

void screen_init() (* for (int y=0; y«YMAX; y++) for (int x=0; x«XMAX; x++) screen[x][y] = white; *)

Точки печатаются, только если они есть на экране:

inline int on_screen(int a, int b) (* return 0«=a amp; amp; a«XMAX amp; amp; 0«=b amp; amp; b«YMAX; *)

void put_point(int a, int b) (* if (on_screen(a,b)) screen[a][b] = black; *)

Для рисования линий используется функция put_line():

void put_line(int x0, int y0, int x1, int y1) /* Строит линию от (x0,y0) до (x1,y1). Строится линия b(x-x0) + a(y-y0) = 0. Минимизирует abs(eps), где eps = 2*(b(x-x0)+ a(y-y0)). См. Newman and Sproull: ``Principles of Interactive Computer Graphics'' McGraw-Hill, New York, 1979, pp 33-44. */ (* register dx = 1; int a = x1 – x0; if (a « 0) dx = -1, a = -a; register dy = 1; int b = y1 – y0;

if (b « 0) dy = -1, b = -b; int two_a = 2*a; int two_b = 2*b; int xcrit = -b + two_a; register eps = 0; for (;;) (* put_point(x0,y0); if(x0==x1 amp; amp; y0==y1) break; if(eps „= xcrit) x0 += dx, eps += two_b; if(eps“=a !! a«=b) y0 += dy, eps -= two_a; *) *)

Предоставляются функции для очистки экрана и его обноления:

void screen_clear() (* screen_init(); *) // очистка

void screen_refresh() // обновление (* for (int y=YMAX-1; 0«=y; y–) (* // сверху вниз for (int x=0; x«XMAX; x++) // слева направо cout.put(screen[x][y]); cout.put('\n'); *) *)

Функция ostream::put() применяется для печати символов как символов; ostream::operator««() печатает символы как млые целые. Пока что вы может представлять себе, что эти опрделения доступны только в откомпилированном виде, который вы изменить не можете.

Нам нужно определить общее понятие фигуры (shape). Это надо сделать таким образом, чтобы оно использовалось (как бзовый класс) всеми конкретными фигурами (например, кругами и квадратами), и так, чтобы любой фигурой можно было манипулровать исключительно через интерфейс, предоставляемый классом shape:

struct shape (* shape() (* shape_list.append(this); *)

virtual point north() (*return point(0,0);*) // север virtual point south() (*return point(0,0);*) // юг virtual point east() (*return point(0,0);*) // восток virtual point neast() (*return point(0,0);*)//северо-восток virtual point seast() (*return point(0,0);*) // юго-восток

virtual void draw() (**); // нарисовать virtual void move(int, int) (**); // переместить *);

Идея состоит в том, что расположение фигуры задается с помощью move(), и фигура помещается на экран с помощью draw(). Фигуры можно располагать относительно друг друга, ипользуя понятие точки соприкосновения, и эти точки перечислются после точек компаса (сторон света). Каждая конкретная фигура определяет свой смысл этих точек, и каждая определяет способ, которым она рисуется. Для экономии места здесь на смом деле определяются только необходимые в этом примере строны света. Конструктор shape::shape() добавляет фигуру в список фигур shape_list. Этот список является gslist, то есть, одним из вариантов обобщенного односвязанного списка, определенного в #7.3.5. Он и соответствующий итератор были

сделаны так:

typedef shape* sp; declare(gslist,sp);

typedef gslist(sp) shape_lst; typedef gslist_iterator(sp) sp_iterator;

поэтому shape_list можно описать так:

shape_lst shape_list;

Линию можно построить либо по двум точкам, либо по точке и целому. В последнем случае создается горизонтальная линия, длину которой определяет целое. Знак целого указывает, каким концом является точка: левым или правым. Вот определение:

class line : public shape (* /* линия из 'w' в 'e' north() определяется как ``выше центра и на север как до самой северной точки'' */ point w,e; public: point north() (* return point((w.x+e.x)/2,e.y«w.y?w.y:e.y); *)

point south() (* return point((w.x+e.x)/2,e.y«w.y?e.y:w.y); *)

void move(int a, int b) (* w.x += a; w.y += b; e.x += a; e.x += b; *) void draw() (* put_line(w,e); *)

line(point a, point b) (* w = a; e = b; *) line(point a, int l) (* w = point(a.x+l-1,a.y); e = a; *) *);

Аналогично определяется прямоугольник rectangle:

class rectangle : public shape (* /* nw – n – ne ! ! ! ! w c e ! ! ! ! sw – s – se */ point sw,ne; public: point north() (* return point((sw.x+ne.x)/2,ne.y); *) point south() (* return point((sw.x+ne.x)/2,sw.y); *) point neast() (* return ne; *) point swest() (* return sw; *) void move (int a, int b) (* sw.x+=a; sw.y+=b; ne.x+=a; ne.y+=b; *) void draw(); rectangle(point, point); *);