Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание - Бьёрн Страуструп

ребенка, попавшего в кондитерскую лавку и не понимающего, с чего начать и понравится ли ему то, что он выберет.

Цель нашей интерфейсной библиотеки — компенсировать шок, вызванный сложностью библиотек графики и графического пользовательского интерфейса. Мы опишем только два десятка классов с немногими операциями. Тем не менее они позволяют создавать полезные графические приложения. Кроме того, эти классы позволяют ввести ключевые понятия графики и графического пользовательского интерфейса. С их помощью читатели уже могут представлять результаты своей работы в виде простых графиков. Прочитав эту главу, вы сможете расширить спектр своих приложений и удовлетворить больше требований. Прочитав к тому же главу 14, вы освоите основные идеи и методы проектирования, которые позволят вам глубже разобраться в графических библиотеках и создать еще более сложные приложения. Этого можно достичь либо включив в свои программы описанные здесь классы, либо адаптировав другие библиотеки графики и графического пользовательского интерфейса.

Основные интерфейсные классы перечислены в следующей таблице.

Классы Function и Axis описываются в главе 15. В главе 16 рассматриваются основные интерфейсные классы.

Исходный код состоит из следующих файлов.

Кроме графических файлов, мы опишем класс, который может оказаться полезным для создания коллекций объектов класса Shape или Widget.

Читая следующие разделы, не торопитесь, пожалуйста. Они не содержат ничего такого, что не было бы совершенно очевидным, но цель этой главы — не просто продемонстрировать несколько красивых рисунков — на экране своего компьютера или телевизора вы каждый день можете увидеть более красивые изображения. Основные цели этой главы перечислены ниже.

• Продемонстрировать связь между кодом и создаваемыми рисунками.

• Научить вас читать программы и размышлять над тем, как они работают.

• Научить вас размышлять о проектировании программ, в частности о том, как выразить понятия в виде классов. Почему эти классы устроены так, а не иначе? Как еще их можно было бы написать? Вы можете принять много-много проектных решений, и в большинстве своем они будут отличаться от наших незначительно, а в некоторых случаях — кардинально.

Итак, пожалуйста, не торопитесь, иначе пропустите нечто важное и не сможете выполнить упражнения. 

13.2. Классы Point и Line

 Самой главной частью любой графической системы является точка. Определив это понятие, вы определите все ваше геометрическое пространство. В данной книге мы используем обычное, компьютерно-ориентированное двумерное представление точек в виде пары целочисленных координат (x, y). Как указано в разделе 12.5, координаты x изменяются от нуля (левого края экрана) до x_max() (правого края экрана); координаты y изменяются от нуля (верхнего края экрана) до y_max() (нижнего края экрана).

Как определено в файле Point.h, класс Point — это просто пара чисел типа int (координаты).

struct Point {

  int x, y;

  Point(int xx, int yy):x(xx), y(yy) { }

  Point() :x(0), y(0) { }

};

bool operator==(Point a, Point b) { return a.x==b.x && a.y==b.y; }

bool operator!=(Point a, Point b) { return !(a==b); }

В файле Graph.h определены также класс Shape, подробно описанный в главе 14, и класс Line.

struct Line:Shape {       // класс Line — это класс Shape,

                          // определенный двумя точками

Line(Point p1, Point p2); // создаем объект класса Line

                          // из двух объектов класса Points

};

Класс Line — это разновидность класса Shape. Именно это означает строка “:Shape”. Класс Shape называют базовым (base class) по отношению к классу Line. В принципе класс Shape содержит возможности, чтобы упростить определение класса Line. Как только мы столкнемся с конкретными фигурами, например Line или Open_polyline, то увидим, что это значит (см. главу 14).

Класс Line определяется двумя объектами класса Point. Оставляя в стороне “леса” (директивы #include и прочие детали, описанные в разделе 12.3), мы можем создать линию и нарисовать ее на экране.

// рисуем две линии

Simple_window win1(Point(100,100),600,400,"Two lines");

Line horizontal(Point(100,100),Point(200,100)); // горизонтальная

                                                // линия

Line vertical(Point(150,50),Point(150,150));    // вертикальная

                                                // линия

win1.attach(horizontal);                        // связываем их

                                                // с экраном

win1.attach(vertical);

win1.wait_for_button();                         // изобразить!

Выполнив этот фрагмент кода, получим на экране следующее изображение.

Пользовательский интерфейс предназначен для того, чтобы упростить работу, и класс Line довольно неплохо справляется с этим заданием. Не нужно быть Эйнштейном, чтобы понять, что инструкция

Line vertical(Point(150,50),Point(150,150));

создает (вертикальную) линию, соединяющую точки (150,50) и (150,150). Разумеется, существуют детали реализации, но вам необязательно знать их, чтобы создавать линии. Реализация конструктора класса Line довольно проста.

Line::Line(Point p1, Point p2) // создаем линию по двум точкам

{

  add(p1); // добавляем точку p1

  add(p2); // добавляем точку p2

}

Иначе говоря, конструктор просто добавляет две точки. Добавляет куда? И как объект класса Line рисуется в окне? Ответ кроется в классе Shape. Как будет описано в главе 14, класс Shape может хранить точки, определяющие линии, знает, как рисовать линии, определенные парами точек, и имеет функцию add(), позволяющую добавлять объекты в объекты класса Point. Основной момент здесь заключается в том, что определение класса Line тривиально. Большая часть работы по реализации выполняется системой, поэтому программист может сосредоточиться на создании простых классов, которые легко использовать.

С этого момента оставим в стороне определение класса Simple_window и вызовы функции attach(). Они не более чем “леса”, необходимые для завершения программы, но ничего не добавляющие к специфике объектов класса Shape. 

13.3. Класс Lines

Оказывается, что мы редко рисуем отдельную линию. Как правило, мы представляем себе объекты, состоящие из многих линий, например треугольники, многоугольники, графы, лабиринты, сетки, диаграммы, графики математических функций и т.д. Одним из простейших компонентов этих составных графических объектов являются объекты класса Lines.

struct Lines:Shape {            // связанные друг с другом линии

  void draw_lines() const;

  void add(Point p1, Point p2); // добавляем линию, заданную

                                // двумя