Графические библиотеки.

Графические средства в языке C++ и в его предшественнике C полностью отсутствуют. Все возможности для работы с графикой компиляторы C++ представляют в виде дополнительных библиотек графических функций.

Если программа работает под MS‑DOS, то в качестве инструмента для работы с графикой можно использовать графическую библиотеку под MS‑DOS компилятора BC++ 3.1 фирмы Borland.

Если программа работает под Windows, то компилятор использует функции графического интерфейса GDI (Graphic Device Interface – интерфейс графических устройств), которые предоставляет ему система Windows. Исторически сложилось, что существуют графические функции для двух платформ Win16 и Win32.

Для создания программ на платформе Win16 можно использовать компилятор BC++ 3.1, если его настроить соответствующим образом, или использовать компилятора BC++ 5.0.

Для создания программ на платформе Win32 можно использовать компилятор BC++ 5.0, или компиляторы Visual C++ 6.0, Visual C++ 2005.

В программах Win32 можно использовать также графические функции специализированных графических библиотек, таких как OpenGL.

Программирование графики в Windows.

Программирование графики в Windows имеет свои особенности. Во-первых, в составе Windows имеются графические функции, которые любая программа может использовать для создания изображений. Поэтому компиляторы, создающие программы под Windows, обычно не имеют собственных графических библиотек, а используют функции, которые им предоставляет система Windows.

Операционная система Windows имеет набор библиотечных функций для разработки приложений. Эти функции обеспечивают широкую поддержку программирования приложений Windows и в совокупности называются интерфейс API (Application Program Interface –интерфейс прикладного программирова­ния). Графические функции из состава API Windows объединены в отдельную группу – подсистему GDI (Graphic Device Interface – интерфейс графических устройств). В литературе эти функции называют – графические функции API Windows или функции GDI Windows.

Во-вторых, работающая программа взаимодействует с операционной системой Windows с помощью механизма передачи сообщений. Все свои действия программа производит в ответ на последовательность сообщений. Все время пока программа работает, Windows посылает ей сообщения. Сообщение возникает, если что-то происходит в системе, например нажатие клавиши, движение мыши и т.д. Эти сообщения помещаются в очередь. Очередь может хранить несколько сообщений. Программа обращается к очереди и извлекает первое из сообщений. Затем программа или обрабатывает это сообщение или переходит к следующему сообщению. Рассмотрим некоторые из этих сообщений.

1. Сообщение WM_PAINT отправляется, если существует необходимость нарисовать или перерисовать окно программы.

2. Сообщение WM_COMMAND отправляется, если пользователь выбирает команду меню.

3. Сообщение WM_DESTROY отправляется перед тем, как окно уничтожается и программа прекращает работу.

В-третьих, программа работает в оконном режиме. При запуске программы создается окно, в котором выводятся результаты работы программы. Приведем код программы создающей рабочее окно. Пусть код находится в файле OnlyWin.cpp

#include <windows.h>

//прототип функции окна

LRESULT CALLBACK WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);

//главная функция приложения

int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, //идентификатор приложения

HINSTANCE hPrevInstance,

LPSTR lpCmdParam,

int nCmdShow)

{

WCHAR cname[] = L"Class"; // Имя класса окна

WCHAR title[] = L"Hello API Windows"; // Заголовок окна

MSG msg; // структура для работы с сообщениями

//регистрация класса окна приложения

WNDCLASS wc; // структура для регистрации класса окна приложения

wc.style = 0;

wc.lpfnWndProc = (WNDPROC)WndProc; //адрес(имя) функции окна

wc.cbClsExtra = 0;

wc.cbWndExtra = 0;

wc.hInstance = hInstance; //идентификатор приложения

wc.hIcon = LoadIcon(hInstance, (LPCTSTR)IDI_APPLICATION);

wc.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);

wc.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject(LTGRAY_BRUSH);

wc.lpszMenuName = 0;

wc.lpszClassName = cname;

if(!RegisterClass(&wc)) //регистрация класса окна приложения

return 0;

//создание окна приложения

HWND hWnd; // идентификатор окна приложения

hWnd = CreateWindow(cname,

title,

WS_OVERLAPPEDWINDOW,

CW_USEDEFAULT,

CW_USEDEFAULT,

CW_USEDEFAULT,

CW_USEDEFAULT,

NULL, //идентификатор окна-родителя

NULL, //идентификатор меню дочернего окна

hInstance, //идентификатор приложения

NULL);

if(!hWnd)

return 0;

// Функция ShowWindow рисует окно

// функция UpdateWindows посылает сообщение WM_PAINT

// для обновления окна

ShowWindow(hWnd, nCmdShow);

UpdateWindow(hWnd);

// Запускаем цикл обработки сообщений

while(GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))

{

TranslateMessage(&msg);

DispatchMessage(&msg);

}

return 0;

}

//функция окна, обрабатывающая сообщения

LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message,

WPARAM wParam, LPARAM lParam)

{

switch(message)

{

//сообщение при закрытии окна

case WM_DESTROY:

PostQuitMessage(0); //выход из цикла сообщений

break;

default:

return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);

}

return 0;

}

Отметим общие черты любой программы работающей в системе Windows.

Каждая Windows программа, явно (API программирование) или неявно (библиотека классов MFC) содержит две основные функции приложения – главную функцию WinMain и функцию окна WndProc. Если приложение состоит из нескольких окон, то для каждого окна имеется своя функция окна.

Посмотрим, что содержится в главной функции. В работе главной функции WinMain можно выделить три основные этапа.

1) Регистрация класса окна.

2) Создание окна и вывод его на экран.

3) Запуск цикла обработки сообщений.

На первом этапе, регистрация класса окна осуществляется функцией:

ATOM RegisterClass(CONST WNDCLASS *lpWndClass);

Единственным параметром этой функции является указатель на структуру WNDCLASS. Приведем поля этой структуры.

typedef struct _WNDCLASS{

UINT style; //стиль окна

WNDPROC lpfnWndProc; //адрес (имя) оконной функции

int cbClsExtra; //дополнительные данные

int cbWndExtra; //дополнительные данные

HANDLE hInstance; //идентификатор приложения

HICON hIcon; //иконка окна

HCURSOR hCursor; //курсор окна

HBRUSH hbrBackground; //цвет заполнения окна

LPCTSTR lpszMenuName; //имя меню окна

LPCTSTR lpszClassName; //имя класса окна

} WNDCLASS;

На втором этапе работы главной функции, для создания окна вызывается API-функцией CreateWindow(). Эта функция имеет 11 параметров. Приведем значения этих параметров.

HWND CreateWindow(

LPCTSTR lpClassName, //имя класса окна

LPCTSTR lpWindowName, //заголовок окна

DWORD dwStyle, //стиль окна

int x, //координата угла окна

int y, //координата угла окна

int nWidth, //ширина окна

int nHeight, //высота окна

HWND hWndParent, //идентификатор окна-родителя

HMENU hMenu, //идентификатор меню

HANDLE hInstance, //идентификатор приложения

LPVOID lpParam //дополнительная информация

);

Для вывода окна на экран используется следующая функция:

BOOL ShowWindow(HWND hWnd, int nCmdShow);

На третьем этапе главная функция организует цикл обработки сообщений с помощью следующих трех функций.

BOOL GetMessage(LPMSG lpMsg, HWND hWnd, UINT minMsg, UINT maxMsg);

BOOL TranslateMessage(CONST MSG *lpMsg);

BOOL DispatchMessage(CONST MSG *lpMsg);

Во всех трех функциях присутствует указатель на структуру сообщений MSG. Приведем поля этой структуры.

typedef struct tagMSG{

HWND hwnd; //идентификатор окна, которому идет сообщение

UINT message; //код сообщения

WPARAM wParam; //дополнительная информация о сообщении

LPARAM lParam; //дополнительная информация о сообщении

DWORD time; //врем посылки сообщения

POINT pt; //положение курсора мыши

} MSG;

Сообщение, которое содержится в полях структуры MSG, попадает в цикл обработки сообщений, расшифровывается и передается функции окна WndProc, для дальнейшей обработки. Функция WndProc – это особенная функция, она вызывается самой системой, когда окну приходит сообщение. Функция окна WndProc имеет четыре параметра, совпадающие с первыми четырьмя полями структуры MSG. Ниже приводится прототип этой функции.

LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message,

WPARAM wParam, LPARAM lParam);

Посмотрим, что содержится внутри функции окна. Обязательной частью функции окна является блок обработки сообщений message. Чаще всего этот блок оформляют в виде переключателя switch.

switch(message)

{

//сообщение при закрытии окна

case WM_DESTROY:

PostQuitMessage(0); //выход из цикла сообщений

break;

default:

return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);

}

В данной программе этот блок очень простой. По сути дела явно обрабатывается одно сообщение WM_DESTROY.

В функции окна WndProc обязательно по умолчанию должен присутствовать вызов функции DefWindowProc(). Функция DefWindowProc()может обрабатывать любое сообщение, приходящее к окну. Однако сообщение WM_DESTROY требует дополнительных действий от программиста. Когда приходит сообщение WM_DESTROY система закрывает окно. Но при этом программа остается в памяти, если не вызвать функцию PostQuitMessage().

Итак, написан код программы, единственным результатом работы которой является вывод окна приложения на экран монитора. Теперь надо компилировать программу и создать исполняемый файл. Для этой цели воспользуемся компилятором Visual C++ 2005.

Компиляция WIN32 –программ с помощью VISUAL C++ 2008

Проект, в программной среде VISUAL C++ 2008 создается точно также как и в среде VISUAL C++ 2005. Имеются некоторые отличия, но об этом скажем после. Сначала выполняем действия, описанные в пункте «Компиляция WIN32 –программ с помощью VISUAL C++ 2005». Причем в качестве файла, содержащего код программы, можно взять готовый файл, например GraphWin.cpp, или OnlyWin.cpp.

Когда проект приложения будет создан, выполняем компиляцию. Скорее всего, ошибок не будет, зато появится много предупреждений, о ненадежных системных функциях, которые используются в Вашей программе. Речь идет о функциях, связанных с различными кодировками текстовых строк.

Эту проблему можно решить одной установкой в настройке проекта. Идем по пути: Project  GraphWin Properties  Configuration Properties  General. В окне Character Set устанавливаем запись Use Unicode Character Set. Проект готов, можно компилировать.

Компиляция WIN32 –программ с помощью VISUAL C++ 2005

Назовем проект нашего приложения OnlyWin. Файлы проекта будем помещать в папку D:\BC-WORK\OnlyWin. Запустим VISUAL C++ 2005 и в главном меню в пункте File пройдем по цепочке File – New – Project , где выбираем пункт Empty Project. В окошке Name пишем OnlyWin, а в окошке Location соответственно D:\BC-WORK.

Рис.3.

Окно New Projects компилятора Visual C++ 2005.

Нажимаем OK. В результате этих действий создается папка D:\BC-WORK\OnlyWin. В этой папке находятся служебные файлы создаваемого проекта. Среди этих файлов отметим файл OnlyWin.vcproj, который позволяет загрузить проект в интегрированную среду компилятора Visual C++ 2005.

В папку проекта надо также поместить файл OnlyWin.cpp, с кодом нашей программы, и включить его в создаваемый проект. Существует несколько способов включения файлов в проект. Рассмотрим два таких способа.

Первый способ. Предположим, что файл OnlyWin.cpp уже существует. Поместим тогда его в папку D:\BC-WORK\OnlyWin.

Загрузим проект в интегрированную среду компилятора Visual C++. В главном окне компилятора Visual C++ , слева имеется окно Solution Explorer – OnlyWin. Подводим мышку к надписи Source Files и щелкаем правой кнопкой. В появившемся маленьком меню выбираем пункт Add – Existing Item. Находим файл OnlyWin.cpp в папке D:\BC-WORK\OnlyWin. Включаем файл в проект. У пункта Source files появится плюс +.

Щелкаем по плюсу левой кнопкой, а затем двойным щелчком левой кнопкой открываем файл OnlyWin.cpp в главном окне.

Второй способ. Загрузим проект в интегрированную среду компилятора Visual C++. Подводим мышку к надписи Source Files и щелкаем правой кнопкой. В появившемся маленьком меню выбираем пункт Add – New Item.В появившемся окне Add New Item - OnlyWin выбираем пункт C++ File (.cpp). В окошке Name напишем OnlyWin.

Рис.4.

Окно Add New Item компилятора Visual C++ 2005, для добавления новых объектов в проект.

Нажимаем кнопку Add. В результате создается пустой фай OnlyWin.cpp, включенный в проект. В этот файл можно внести код программы двумя способами. Во-первых, можно скопировать готовый код из другого файла. Во-вторых, можно напечатать строчки кода, находясь в редакторе компилятора Visual C++ 2005.

Рис.5.

Главное окно компилятора Visual C++ 2005.

Теперь, чтобы компилировать код, в окошке Build главного меню выбираем пункт Compile. Если компиляция прошла успешно, то в окошке Build выбираем пункт Build OnlyWin и создаем исполняемый файл OnlyWin.exe. Файл OnlyWin.exe располагается в папке D:\BC-WORK\OnlyWin\Debug

Рис.6

Результат работы программы OnlyWin.exe.

Запустить программу можно или из папки D:\BC-WORK\OnlyWin\Debug, или в главном меню в окошке Debug выбрать пункт Start Without Debugging. На Рис.6 приведен результат работы программы.