Разбор main.cpp

gui_library.h – наша библиотека: окно, пульт, графики. <vector> нужен для списка точек мишени, <cmath> – для sin, cos и sqrt.

Свой заголовок пишут в кавычках, чужой – в угловых скобках. Разница только в том, где компилятор ищет файл.

Слово const означает «изменить нельзя». Если где-то в программе случайно написать g = 5;, компилятор откажется собирать файл. Это дешёвая страховка: ошибка ловится до запуска.

Почему это именно константы, а не ручки в пульте? Потому что они задают условие задачи, а не то, что мы подбираем. Скорость и угол мы подбираем – они в пульте. Положение мишени и ускорение свободного падения не подбираем – они в коде. Захотите изменить мишень – меняете эти строки и пересобираете программу.

Отдельно про PLOT. Имя графика нужно программе пять раз: при создании и при каждом рисовании. Можно было бы писать строку "Полёт тела" пять раз, но тогда опечатка в одном месте не была бы ошибкой компиляции – библиотека просто не нашла бы такой график и молча ничего не нарисовала. С константой опечатка невозможна: имя PLOT компилятор проверяет.

Земля – это всего две точки: библиотека соединит их отрезком, и получится горизонтальная линия $y = 0$. Список в фигурных скобках сразу заполняет вектор.

Мишень строится циклом. Переменная k пробегает значения от 0 до 1 – это доля пути вдоль отрезка. Тогда

$$x_i = x_1 + k\,(x_2 - x_1)$$

даёт точку, отстоящую от начала на долю $k$. При $k = 0$ получаем первый конец, при $k = 1$ – второй, при $k = 0.5$ – середину. Этот приём называется линейной интерполяцией и встречается всюду, где надо равномерно расставить точки между двумя значениями.

Главная ловушка этой функции – в записи (float)i. Если убрать скобки и написать float k = i / TARGET_POINTS;, то i и TARGET_POINTS – оба целые, деление пойдёт по целочисленным правилам, и k будет равно нулю для всех $i$ от 0 до 49 и единице при $i = 50$. Вся мишень схлопнется в две точки на концах. Компилятор не возразит – с точки зрения языка код верен. Подробнее про эту ловушку – в статье «Арифметика и математика».

Цикл идёт i <= TARGET_POINTS, то есть до 50 включительно – точек получается 51, а отрезков между ними ровно 50.

Эти переменные объявлены снаружи всех функций, и это не небрежность. Расчётная функция вызывается заново каждый кадр; переменная, объявленная внутри неё, родилась бы в начале кадра и умерла в конце, не донеся значение до следующего. А нам нужно именно копить: время растёт, координаты меняются. Подробно об этом – в статье «Функции и главный цикл».

Две переменные типа bool хранят, что происходит: летит или уже нет, попали или нет. Из них складывается всё поведение программы – по сути, это состояние задачи.

Заметьте: flying и hit получили начальные значения прямо при объявлении, а t, x, y – нет. Так можно только потому, что первым делом в main вызывается restart(), которая их всё равно заполнит. В общем случае читать переменную, которой не присвоили значение, – ошибка, и найти её тяжело: программа работает, но считает мусор.

Функция в одну строку, и всё же она заведена отдельно. Почему: перевод нужен дважды (для синуса и для косинуса), а формула, написанная дважды, – это два места, где можно ошибиться, и два места, которые надо править при изменении.

Если забыть про перевод и подставить в sin градусы, программа соберётся и запустится. Угол 30 будет понят как 30 радиан – это почти пять полных оборотов, и синус от него равен $-0.988$. Тело полетит вниз. Ошибку видно только на картинке.

Функция перебирает все точки мишени и для каждой считает расстояние до тела по теореме Пифагора. Как только нашлась хоть одна ближе HIT_RADIUS – return true, и функция заканчивается немедленно, не досматривая остальные точки. Смысла досматривать нет: ответ уже известен.

Строка return false в самом конце срабатывает, только если цикл прошёл целиком и ничего не нашёл.

Тип size_t – это «целое для размеров и индексов». Метод .size() возвращает именно его, и если завести счётчик как int, компилятор выдаст предупреждение о сравнении разных типов. Ошибки не будет, но предупреждения лучше не копить: в куче безобидных легко пропустить важное.

Здесь видно, зачем вообще нужна кнопка. Скорость и угол читаются из пульта один раз, в начале полёта, и дальше не перечитываются. Поэтому крутить ручку «Угол броска» во время полёта бесполезно – тело уже летит с прежним углом. Чтобы новый угол вступил в силу, нужно нажать «Заново».

Это осознанное решение, а не недоделка: скорость в середине полёта меняться не должна, иначе получится не бросок, а ракета.

Сравните с шагом по времени – он читается внутри расчётной функции, то есть каждый кадр. Его как раз можно менять на лету, и эффект виден сразу.

clear_plot_history стирает старую траекторию. Без этой строки новый полёт рисовался бы поверх всех предыдущих – иногда это полезно, и в заданиях есть пункт, где именно так и нужно.

Условие if (flying && !pause) читается как «если тело летит и пауза не нажата». Знак ! означает «не», && – «и». Когда полёт кончился, весь блок пропускается: время стоит, точки не добавляются, картинка замирает.

Дальше идут две проверки конца полёта. Порядок между ними важен: сначала мишень, потом земля. Если бы тело задело мишень ровно на уровне земли, при обратном порядке попадание не засчиталось бы.

Строка y = 0.f; внутри второй проверки чуть-чуть подправляет физику: без неё тело остановилось бы на той глубине, на которую ушло под землю за последний шаг. Мелочь, но именно из таких мелочей складывается ощущение, что программа работает правильно.

Сравнение y <= 0.f – это сравнение вещественного числа, и оно здесь безопасно, потому что мы сравниваем с порогом, а не на точное равенство. Писать if (y == 0.f) было бы ошибкой: тело почти наверняка перескочит через ноль, ни разу не совпав с ним в точности.

Вторая половина функции – рисование, и она вынесена из-под if (flying && !pause): картинку надо перерисовывать каждый кадр, даже когда полёт кончился. Иначе на паузе экран опустел бы.

В библиотеке две разные вещи:

• объекты кадра (add_plot_line, add_plot_point) живут до следующего clear_plot. Их надо добавлять заново каждый кадр – поэтому земля, мишень и тело перечислены здесь;
• история (add_plot_history_point) копится сама и рисуется, пока её не очистят. Поэтому траектория остаётся на экране, хотя добавляли мы по точке за кадр.

Строка clear_plot(PLOT) стирает объекты прошлого кадра и не трогает историю. Без неё каждый кадр добавлял бы ещё одну копию земли и мишени поверх старых – через минуту работы их накопились бы тысячи, и программа начала бы тормозить.

Порядок здесь не случайный:

1. окно создаётся первым. Если не получилось – возвращаем -1 и выходим, потому что дальше делать нечего;
2. пульт – ручки появятся в том же порядке, в каком их добавили;
3. график – границы осей, размер полотна, подписи с единицами;
4. подготовка – строим мишень и запускаем первый полёт, чтобы при старте программы было на что смотреть;
5. расчётная функция передаётся библиотеке без скобок. calculation_function – это «вот функция», а calculation_function() – «вызови её прямо сейчас и отдай результат». Нам нужно первое;
6. главный цикл. run_gui_library() не возвращается, пока не закроют окно. Всё, что вы напишете после неё, выполнится только при выходе.

Обратите внимание: restart() вызывается до run_gui_library(), и к этому моменту пульт уже собран – иначе get_float_param не нашла бы ни одной ручки и вернула бы нули.

Короткая карта на случай, когда нужно что-то поправить, а лезть через весь файл не хочется.