связанных с научными вычислениями, анализом данных или просто с количественными исследованиями, не имея возможности изображать данные с помощью графики. Простые (но содержательные) примеры использования графики для представления данных приведены в главе 15.
• Графика красива. Это одна из редких сфер деятельности, связанных с вычислениями, в которых результат выполнения фрагмента кода был бы таким наглядным и приятным (после устранения ошибок). С графикой приятно работать даже тогда, когда она не приносит ощутимой пользы!
• Графические программы очень интересны. Обучение программированию подразумевает чтение множества программ, чтобы получить представление о хорошем коде. Аналогично, для того чтобы хорошо овладеть английским языком, необходимо прочитать много книг, журналов и газет. Благодаря прямой зависимости между тем, что мы видим на экране, и тем, что написано в программе, простой графический код легче для понимания, чем большинство программ, сравнимых с ним по сложности. В этой главе мы начнем читать графические коды практически сразу после введения, а в главе 13 покажем, как написать эти коды за несколько часов.
• Графика — изобильный источник примеров, связанных с проектированием. Разработать и реализовать хорошую графику и библиотеку графического пользовательского интерфейса трудно. Графика — очень богатый источник конкретных и практических примеров проектных решений и методов проектирования. Некоторые из наиболее полезных методов проектирования классов и функций, разделения программного обеспечения на слои (абстракций) и создания библиотек можно проиллюстрировать с помощью относительно небольшого количества программ, реализующих графический вывод данных и графический пользовательский интерфейс.
• Графика удобна для введения в объектно-ориентированное программирования и языковые средства его поддержки. Несмотря на то что молва утверждает обратное, объектно-ориентированное программирование вовсе не было изобретено для того, чтобы появилась возможность работать с графическими программами (подробнее об этом речь пойдет в главе 22), но этот подход практически сразу же был применен для реализации графики, которая стала одним из наиболее ярких примеров, демонстрирующих преимущество объектно-ориентированного проектирования.
• Некоторые понятия, связанные с графикой, нетривиальны. Поэтому они заслуживают тщательного изложения. Эти вопросы нельзя оставлять на самотек, надеясь на пытливость и терпение читателей. Если не показать, как работают графические программы, читатели станут относиться к ним, как к “черным ящикам”, а это прямо противоречит основным целям нашей книги.
12.2. Вывод на дисплей
Библиотека ввода-вывода ориентирована на чтение и запись потоков символов. Единственными символами, непосредственно связанными с понятием графической позиции, являются символы перехода на новую строку и табуляции. Кроме того, в одномерный поток символов можно внедрить также понятия цвета и двумерных позиций. Именно так устроены такие языки разметки, как Troff, Tex, Word, HTML и XML (а также связанные с ними графические пакеты). Рассмотрим пример.
<hr>
<h2>
Организация
</h2>
Этот список состоит из трех частей:
<ul>
<li><b> Предложения </b>, пронумерованные EPddd, ...</li>
<li><b> Пункты </b>, пронумерованные EIddd, ...</li>
<li><b> Предположения </b>, пронумерованные ESddd, ...</li>
</ul>
<p> Мы пытаемся ...
<p>
Это фрагмент кода на языке HTML, в котором указан заголовок (<h2>...</h2>), список (<ul>...</ul>) с пунктами (<li>...</li>) и параграфы (<p>). Мы оставили часть текста, поскольку он в данном случае роли не играет. Главное, что мы можем выразить свое представление о разметке в обычном тексте, а связи между тем, как записаны символы и как они появляются на экране, являются опосредованными и управляются программой, интерпретирующей команды разметки. Такой метод очень прост и чрезвычайно полезен (все, что вы сейчас читаете, было создано с его помощью), но имеет некоторые ограничения.
В данной и следующих четырех главах мы описываем альтернативный подход: понятие графики и графического пользовательского интерфейса, непосредственно связанных с экраном компьютера. Основные концепции — координаты, линии, прямоугольники и окружности — по своей сути являются графическими (и двумерными, поскольку они адаптированы к прямоугольному экрану компьютера). С точки зрения программирования цель этих понятий заключается в создании прямой зависимости между объектами памяти и образами на экране.
Основная модель имеет следующий вид. Мы составляем объекты из элементарных объектов, предоставляемых графической системой, например линий. Затем связываем эти графические объекты с окном объекта, представляющим собой физический экран. Затем программа, которую мы можем интерпретировать как дисплей, драйвер дисплея, графическую библиотеку, библиотеку графического интерфейса и даже (шутка) как маленького гномика, находящегося по ту сторону экрана, принимает объекты, добавляемые нами в окне, и рисует их на экране.
Драйвер дисплея рисует линии на экране, размещает на нем текстовые строки, закрашивает его области и т.д. Для простоты обозначения драйвера дисплея мы используем слова графическая библиотека и даже система, несмотря на то, что библиотека графического пользовательского интерфейса может значительно больше, чем просто рисовать объекты. Точно так же как наш код может заставить библиотеку графического пользовательского интерфейса делать за нас большую часть работы, сама библиотека делегирует большинство своих заданий операционной системе.
12.3. Первый пример
Наша задача — определить классы, из которых можно создавать объекты для вывода на экран. Например, мы можем нарисовать график в виде ломаной линии. Вот небольшая программа, выполняющая эту работу:
#include "Simple_window.h" // открывает доступ к оконной библиотеке
#include "Graph.h" // открывает доступ к графической библиотеке
int main()
{
using namespace Graph_lib; // наши графические средства
// находятся в пространстве
// имен Graph_lib
Point tl(100,100); // задаем левый верхний угол экрана
Simple_window win(tl,600,400,"Canvas"); // создаем простое окно
Polygon poly; // создаем фигуру (многоугольник)
poly.add(Point(300,200)); // добавляем точку
poly.add(Point(350,100)); // добавляем другую точку
poly.add(Point(400,200)); // добавляем третью точку
poly.set_color(Color::red); // уточняем свойства объекта poly
win.attach (poly); // связываем объект poly с окном
win.wait_for_button(); // передаем управление драйверу
// дисплея
}
Запустив эту программу, мы увидим примерно такую картину.
Пройдемся по строкам программы и посмотрим, как она работает. Сначала подставляем в программу заголовочные файлы нашей библиотеки графического интерфейса.
#include "Simple_window.h" // открывает доступ к оконной библиотеке
#include "Graph.h" // открывает доступ к графической библиотеке
Затем в функции main() мы сообщаем компьютеру, что средства нашей графической библиотеки находятся в пространстве имен Graph_lib.
Затем определяем точку, которую будем считать координатой левого верхнего угла