Praktikum im Bereich Praktische Informatik Echtzeitgraphik in C++ und DirectX10. computer graphics & visualization

Transkript

1 Praktikum im Bereich Praktische Informatik Echtzeitgraphik in C++ und DirectX10

2 Übersicht In den ersten Wochen: Einführung in objektorientierte Programmierung mit C++ Anschließend: Einführung in die programmierbare Graphik-Pipeline mit DirectX10 und HLSL state machine GPU GPU pipeline stages (IA, VS, GS, RS, PS, OM) HLSL shader Programmierung

3 Organisatorisches Wöchentliches Aufgabenblatt Vorrausgehender Besprechung: Do 15:00 16:00 Abgabe der Aufgaben per Mail bis Mittwoch um 23:59 Termin muss eingehalten werden! Vorzugsweise Gruppen mit je 2 Studenten Gruppen sollten sich bis nächste Woche gefunden haben Hard-/Software verfügbar im Raum MI

4 Organisatorisches Zum Bestehen des Kurses / Erhalt des Scheins: Rechtzeitige und vollständige Lösungen aller Aufgabenblätter! Die Note hängt ab von der Qualität eurer Lösungen einer kurzen mündlichen Prüfung am Ende des Semesters

5 Organisatorisches Neuer Termin? Fragen?

6 Diese Woche... Fokus auf: Einführung in Visual Studio Erstellen von Projekten Erstellen von Klassen Kompilieren und Linken Ausführen und Debuggen Schnelleinstieg in C++ mit Java-Kenntnissen sind die ersten Schritte nicht schwer

7 Benötigte Soft- & Hardware Microsoft Visual Studio Microsoft DirectX SDK (March 2009) (Optional) Subversion Client (TortoiseSVN, AnkhSVN) Es wird eine DirectX10 (Shader Model 4.0) fähige Karte benötigt, falls Ihr nicht im Praktikumsraum bzw. per RemoteDesktop-Zugriff mit den Praktikumsrechnern arbeiten wollt.

8 Visual Studio: Projekt erstellen hier: eine Win32-Konsolenanwendung

9 Die erste Main-Funktion im Gegensatz zu Java steht die main bei C++ außerhalb einer Klasse: Anmerkung: int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) ist Windows-spezifisch allgemein ist die main-funktion deklariert als int main(int argc, char argv[])

10 Klassen erstellen

11 Klasse erstellen Ergebnis: eine Headerdatei: Foo.h eine Quelldatei: Foo.cpp Idee: in C++ trennt man (i.d.r.) die Deklaration von Klassen und ihrer Methoden von deren Definition. Andere Programmteile müssen nur wissen ob die benutzten Methoden/ deklariert sind und nicht wie sie definiert sind.

12 Deklaration und Definition Beispiel: eine Methode int addiere (int a, int b); Die Deklaration kommt in die Headerdatei: class Foo { int addiere (int a, int b); }; Die Definition kommt in die Quelldatei: int Foo::addiere (int a, int b) { // Foo:: ist nötig damit der return a + b; // Compiler weiß, dass addiere } // eine Methode der Klasse // Foo ist

13 Verwenden von Klassen Um eine Klasse in einer anderen Quellcode-Datei zu verwenden, muss deren Deklaration eingefügt werden. Dies geschieht mit dem Befehl: Beispiel: #include Foo.h #include Foo.h int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { Foo myfoo; int res = myfoo.addiere(3, 5); }

14 Verwenden von Bibliotheken Um eine Bibliothek in einer Quellcode-Datei zu verwenden gilt dasselbe, die Syntax ist aber etwas anders: #include <iostream> Dadurch weiß der Compiler, dass er die Datei nicht im aktuellen Verzeichnis sondern im Systempfad zu suchen hat. Beispiel: #include <iostream> std::cout << 42 << std::endl;

15 Ausgabe In C++ verwendeten man Datenströme und den Operator<< um Text auf der Konsole auszugeben: Standardausgabe: std::cout Standardfehlerausgabe: std::cerr Beispiel: char text[] = FooBar ; int zahl = 42; std::cout << Test: << text <<, << zahl << std::endl; Anmerkung: mit std::endl kann man einen Zeilenumbruch einfügen.

16 Escape Sequenzen Eine Escape Sequenz dient dazu innerhalb von Zeichenketten besondere Zeichen darzustellen und wird immer durch ein \ eingeleitet. Beispiele: \' ' \" " \\ \ \n Zeilenumbruch (newline) \t Tabulator

17 Ansonsten stimmt die Syntax in vielen Bereichen von Java und C++ überein: Klassendeklaration (inkl. public, protected, private, static) Deklaration und Definition von Funktionen und Variablen Kontrollstrukturen (if else, while, for) Operatoren für primitive Datentypen Kommentare (für Dokumentationen empfehlen wir doxygen) Zu den wichtigen Unterschieden zwischen Java und C++ kommen wir nächste Woche!

18 Kompilieren in Java und C++ Java: Quellcode Compiler Bytecode JVM C++: Quellcode Compiler Programm

19 Kompilieren und Linken in C++ Genauer gesagt: Der Compiler übersetzt den Quellcode in Objektcode Der Linker verknüpft Objektcode und Bibliotheken zum Programm Quellcode Compiler Objektcode Quellcode Compiler Objektcode Linker Programm Quellcode Compiler Objektcode Bibliothek

20 Kompilieren in Visual Studio Ergebnis ist hoffentlich

21 Kompilieren in Visual Studio Ansonsten gibt es eine übersichtlicher Liste der Compiler- und Linker-Fehler in der Fehlerliste:

22 Programm im Visual Studio starten Zum Beispiel im Debug-Modus:

23 Debugging: Breakpoints Durch einen Haltepunkt wird das Programmablauf vor der Ausführung der markierten Zeile angehalten. Haltepunkte können erzeugt werden durch: mit Rechts-Klick über das Kontextmenü mit Links-Klick in die graue Leiste links neben dem Quellcode

24 Debugging: Werte von Variablen Wenn das Programm angehalten wurde, kann der Wert gültiger Variablen überprüft werden: a) Wenn man mit dem Cursor auf die Variable geht, wird dessen Wert angezeigt. b) Dauerhaft kann eine Überwachung per rechts-klick und Kontext-Menü hinzufügt werden.

25 Debugging: Schrittweise Ausführung Wenn die Ausführung des Programms angehalten wurde, wird die als nächstes auszuführende Zeile mit einem gelben Pfeil markiert. Über die Menü-Leiste und die dazugehörigen Tasten-Kombinationen kann das Programm schrittweise fortgesetzt werden.

26 Literatur B. Stroustrup: Die C++ Programmiersprache Bruce Eckel: Thinking in C++ ( Juan Soulie: C++ Language Tutorial (