Аналіз предметної області, постановка задачі дослідження з обраної області

 

 

1 АНАЛІЗ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕННЯ  З ОБРАНОЇ ОБЛАСТІ

 

1. Постановка задачі

Курсова робота присвячена розробці нескладної комп’ютерної гри. Таким чином, повинна бути обрана мова програмування, що є зручною для виконання та інші технічні засоби, що будуть враховані при розробці.

В даній курсовій роботі я ставлю перед собою наступні задачі:

1. Розробити інтерфейс Меню, в якому можна передивлятись дані розробника та гру.
2. В програмі повинні бути різні режими гри та різна складність.
3. Повинна бути присутня можливість збереження результатів та їх вивід на екран при наступному запуску програми.
4. Програма повинна бути зручною для користувача та нескладною для використання.

 

1.2  Розробка технічного завдання на роботу.

   Система повинна здійснювати «дуельний» режим гри з користувачем, розраховуючи бали, набрані їм та складність, яку обирає сам користувач. Для коректної роботи програми людині потрібно розпочати гру, натиснувши «нова гра» на панелі управління. Задля зручності користувач може змінити рівень складності, встановлений системою або грати з іншим користувачем.

    Для нормального функціонування програми необхідно наступне апаратне забезпечення:

1. комп’ютер серії IBM PC з частотою 1.4 ГHz  і вище;
2. 256МБ оперативної пам’яті;
3. графічний адаптер SVGA (Super Video Graphic Adapter);
4. монітор TFT(VGA,SVGA)
5. відеокарта об’ємом пам’яті не менше 64МБ;
6. операційна система Windows ХР або Windows 7 ;
7. встановлений плагін для мови С задля забезпечення коректної роботи програми для деяких ЕОМ.

 

На малюнку надається приклад програмного забезпечення, яке підходить під розроблену програму:

Рисунок 1.1 – програмне забезпечення для гри.

 

1.3 Обґрунтування вибору мови  програмування

C++ (Сі-плюс-плюс або Сі-плас-плас) — мова програмування високого рівня з підтримкою декількох парадигм програмування: об'єктно-орієнтованої, узагальненої та процедурної. Розроблена Б'ярном Страуструпом в AT&T Bell Laboratories (Мюррей-Хілл, Нью-Джерсі) у 1979 році та названа «Сі з класами». Страуструп перейменував мову у C++ у 1983 р. Базується на мові С. Визначена стандартом ISO/IEC 14882:2003.[1]

У 1990-х роках С++ стала однією з найуживаніших мов програмування загального призначення. Мову використовують для системного програмування, розробки програмного забезпечення, написання драйверів, потужних серверних та клієнтських програм, а також для розробки розважальних програм таких як відео ігри. С++ суттєво вплинула на інші, популярні сьогодні, мови програмування: С# та Java.

 

Особливості:

При створенні С++ прагнули зберегти сумісність з мовою С. Більшість програм на С справно працюватимуть і з компілятором С++. С++ має синтаксис, заснований на синтаксисі С.

Нововведеннями С++ порівняно з С є:

1. підтримка об'єктно-орієнтованого програмування через класи;
2. підтримка узагальненого програмування через шаблони;
3. доповнення до стандартної бібліотеки;
4. додаткові типи даних;
5. обробка винятків;
6. простори імен;
7. вбудовані функції;
8. перевантаження операторів;
9. перевантаження імен функцій;
10. посилання і оператори управління вільно розподіленою пам'яттю.

У 1998 році ратифіковано міжнародний стандарт мови С++: ISO/IEC 14882 «Standard for the C++ Programming Language». Поточна версія цього стандарту — ISO/IEC 14882:2003.

 

Стандартна бібліотека

Стандартна бібліотека Сі++ включає стандартну бібліотеку Сі з невеликими змінами, які роблять її відповіднішою для мови Сі++. Інша велика частина бібліотеки Сі++ заснована на Стандартній Бібліотеці Шаблонів (STL). Вона надає такі важливі інструменти, як контейнери (наприклад, вектори і списки) і ітератори (узагальнені вказівники), що надають доступ до цих контейнерів як до масивів. Крім того, STL дозволяє схожим чином працювати і з іншими типами контейнерів, наприклад, асоціативними списками, стеками, чергами.

Використовуючи шаблони, можна писати узагальнені алгоритми, здатні працювати з будь-якими контейнерами або послідовностями, доступ до членів яких забезпечують ітератори.

Так само, як і в Сі, можливості бібліотек активізуються використанням директиви #include для включення стандартних файлів. Всього в стандарті Сі++ визначено 50 таких файлів.

STL до включення в стандарт Сі++ була сторонньою розробкою, на початку — фірми HP, а потім SGI. Стандарт мови не називає її «STL», оскільки ця бібліотека стала невід'ємною частиною мови, проте багато людей до цих пір використовують цю назву, щоб відрізняти її від решти частини стандартної бібліотеки (потоки введення/виведення (Iostream), підрозділ Сі тощо). Проект під назвою STLport, заснований на SGI STL, здійснює постійне оновлення STL, IOstream і рядкових класів. Деякі інші проекти також займаються розробкою приватних застосувань стандартної бібліотеки для різних конструкторських завдань. Кожен виробник компіляторів Сі++ обов'язково поставляє якусь реалізацію цієї бібліотеки, оскільки вона є дуже важливою частиною стандарту і широко використовується.

Причиною успіху STL, зокрема її вхід до стандартної бібліотеки С++, була націленість на широке коло завдань і узагальнена структура. В цьому сенсі, близькою за духом STL на сьогодні є бібліотека Boost. Boost теж є бібліотекою загального застосування і теж впливає на формування стандартної бібліотеки С++.

 

Нові можливості в порівнянні з Сі

Мова Сі++ багато в чому є надмножиною Сі. Нові можливості Сі++ включають оголошення у вигляді виразів, перетворення типів у вигляді функцій, оператори new і delete, тип bool, посилання, розширене поняття константності та змінності, функції, що підставляються, аргументи за умовчанням, перевизначення, простори імен, класи (включаючи і всі пов'язані з класами можливості, такі як успадкування, функції-члени (методи), віртуальні функції, абстрактні класи і конструктори), перевизначення операторів, шаблони, оператор ::, обробку винятків, динамічну ідентифікацію і багато що інше. Сі++ є також мовою строгого типування і накладає більше вимагань щодо дотримання типів, порівняно з Сі.

У Сі++ з'явилися коментарі у вигляді подвійної косої риски («//»), які були в попереднику Сі — мові BCPL.

Деякі особливості Сі++ пізніше були перенесені в Сі, наприклад ключові слова const і inline, оголошення в циклах for і коментарі в стилі Сі++ («//»). У пізніших реалізаціях Сі також були представлені можливості, яких немає в Сі++, наприклад макроси vararg і покращена робота з масивами-параметрами.

 

 

Об'єктно-орієнтовані особливості мови

Сі++ додає до Сі об'єктно-орієнтовані можливості. Він вводить класи, які забезпечують три найважливіші властивості ООП: інкапсуляцію, успадкування і поліморфізм.

 

Проблеми старого підходу

В мові C основним способом організації даних були структури. Структура складається з набору полів, які ніяк не захищені. Якщо елементи структури мають змінну довжину, їх представляють у вигляді вказівників. Виділення і звільнення пам'яті під ці вказівники робляться вручну.

Мова Сі++, використовуючи ООП, усуває всі ці проблеми.

 

Інкапсуляція

Основним способом організації інформації в Сі++ є класи. На відміну від типу мови Сі, що складається тільки з полів, клас Сі++ складається з полів і функцій-членів або методів. Поля бувають публічними (public), захищеними (protected) і приватними (private). У Сі++ тип структура аналогічний типу клас, відмінність в тому, що за умовчанням поля і функції-члени у структури публічні, а у класу — приватні.

З публічними полями можна робити зовні класу все, що завгодно. До захищених і приватних полів не можна звертатися ззовні класу, щоб не порушити цілісність даних класу. Спроба такого звернення викличе помилку компіляції. До таких полів можуть звертатися тільки функції-члени класу (а також так звані функції-друзі і функції-члени класів-друзів; про поняття друзів в C++ дивись нижче.) Поза тілом функцій-членів (а також друзів) захищені і власні поля недоступні навіть для читання. Такий захист полів називається інкапсуляциєю.

Використовуючи інкапсуляцію, автор класу може захистити свої дані від некоректного використання. Крім того, вона замислювалася для полегшення сумісної розробки класів. Малося на увазі, що зміна способу зберігання даних, якщо вони оголошені як захищені або приватні не вимагає відповідних змін в класах, які використовують змінений клас. Наприклад, якщо в старій версії класу дані зберігалися у вигляді лінійного списку, а в новій версії — у вигляді дерева, ті класи, які були написані до зміни формату зберігання даних, переписувати не буде потрібно, якщо дані були приватними або захищеними (у останньому випадку — якщо використовуючі класи не були класами-нащадками), оскільки жоден з них цих класів не міг би безпосередньо звертатися до даних, а тільки через стандартні функції, які в новій версії мають вже коректно працювати з новим форматом даних.

 

Конструктори і деструктори

Проте в наведеному прикладі не вирішена важлива проблема: функції Alloc і Free як і раніше треба викликати вручну. Інша проблема даного прикладу — небезпека оператора присвоєння. Для вирішення цих проблем в мову були введені конструктори і деструктори. Конструктор викликається щоразу, коли створюється об'єкт даного типу; деструктор — при знищенні. При перетвореннях типів, присвоєнні, передачі параметра теж викликаються конструктори і при необхідності деструктори.

Клас може мати скільки завгодно конструкторів (з різними наборами параметрів), але тільки один деструктор (без параметрів).

 

Успадкування

Для створення класів з доданою функціональністю вводять успадкування. Клас-нащадок має поля і функції-члени базового класу, але не має права звертатися до приватних (private) полів і функцій базового класу. У цьому і полягає різниця між приватними і захищеними членами.

Клас-нащадок може додавати свої поля і функції або перевизначати функції базового класу.

За замовчуванням, конструктор нащадка без параметрів викликає конструктор базового класу, а потім конструктори доданих елементів. Деструктор працює в зворотному порядку. Інші конструктори доводиться визначати щоразу наново. На щастя, це можна зробити викликом конструктора базового класу.

Нащадок  — це більш ніж базовий клас, тому він може використовуватися скрізь, де використовується базовий клас, але не навпаки.

Успадкування буває публічним, захищеним і приватним. При публічному успадкуванні, публічні і захищені члени базового класу зберігають свій статус, а до приватних не можуть звертатися навіть функції-члени нащадка. Захищене успадкування відрізняється тим, що при нім публічні члени базового класу є захищеними членами нащадка. При приватному успадкуванні, до жодного члена базового класу навіть функції-члени нащадка права звертатися не мають. Як правило, публічне успадкування зустрічається значно частіше за інші.

Клас може бути нащадком декількох класів. Це називається множинним успадкуванням. Такий клас володіє полями і функціями-членами всіх його предків

 

Поліморфізм

Поліморфізмом в програмуванні називається перевизначення нащадком функцій-членів базового классу.

Абстрактним класом називається такий, у якого є хоч би одна чисто віртуальна функція-член. Об'єкти таких класів створювати заборонено. Абстрактні класи використовуються як інтерфейси.

Друзі

Функції-друзі — це функції, що не є функціями-членами, проте мають доступ до захищених і власних полів і функцій-членів класу. Вони повинні бути описані в тілі класу як friend. Існують також класи-друзі. Якщо клас A — друг класу B, то всі його функції-члени можуть звертатися до будь-яких полів і функцій членів класу B.

За стандартом C++03 вкладений клас не має прав доступу до закритих членів охоплюючого класу і не може бути оголошений його другом (це виходить з визначення терміну друг як нечлена класу). Проте, багато розповсюджених компіляторів порушують обидва ці правила (може, зважаючи на сукупну дивність цих правил).

 

Переваги та недоліки:

Переваги мови C++

Швидкодія. Швидкість роботи програм на С++ практично не поступається програмам на С, хоча програмісти отримали в свої руки нові можливості і нові засоби.

Масштабованість. На мові C++ розробляють програми для найрізноманітніших платформ і систем.

Можливість роботи на низькому рівні з пам'яттю, адресами, портами. (Що, при необережному використанні, може легко перетворитися на недолік.)

Можливість створення узагальнених алгоритмів для різних типів даних, їхня спеціалізація, і обчислення на етапі компіляції, з використанням шаблонів.

Підтримуються різні стилі та технології програмування, включаючи традиційне директивне програмування, ООП, узагальнене програмування, метапрограмування (шаблони, макроси).

 

Недоліки мови C++

Наявність безлічі можливостей, що порушують принципи типобезпеки приводить до того, що в С++ програми може легко закрастися важковловима помилка. Замість контролю з боку компілятора розробники вимушені дотримуватися вельми нетривіальних правил кодування. По суті, ці правила обмежують С++ рамками якоїсь безпечнішої підмови. Більшість проблем типобезпеки С++ успадкована від С, але важливу роль в цьому питанні грає і відмова автора мови від ідеї використовувати автоматичне управління пам'яттю (наприклад, збірку сміття). Так візитною карткою С++ стали вразливості типу «переповнювання буфера».