آشنایی با سی پلاس پلاس برای توسعه‌دهندگان بازی

آنچه یاد خواهید گرفت:

• اعلان‌های متغیر سی پلاس پلاس، انواع داده رایج (از جمله آرایه‌ها، بردارها و نقشه‌ها) و عملیات‌های ورودی و خروجی را به طور صحیح درک و پیاده‌سازی کنید.
• از دستورهای if و else، دستورهای switch و ساختارهای مختلف حلقه (while ،do-while و for) برای منطق بازی و وظایف تکراشونده استفاده کنید.
• توابع را تعریف، فراخوانی و مدیریت کنید که شامل استفاده از چندین پارامتر، بازگرداندن مقادیر و به‌کارگیری مؤثر انواع enum است.
• تفاوت بین حافظه استک و هیپ و اهمیت لغو دستی تخصیص حافظه در هیپ را توضیح دهید.
• از ارجاع‌های حافظه (&) و اشاره‌گرهای raw (*) برای دسترسی به آدرس‌های حافظه و ارسال متغیرها به توابع بر اساس ارجاع برای اصلاح موثر استفاده کنید.
• اشاره‌گرهای هوشمند را برای مدیریت خودکار حافظه پیاده‌سازی کنید و از مشکلات رایج مانند نشت‌های حافظه و ارجاع‌های چرخه‌ای جلوگیری کنید.
• کلاس‌های موثر سی پلاس پلاس را با توابع عضو، constructorهای کلاس و destructorهای کلاس بسازید تا نماینده اشیا و سیستم‌های بازی باشند.
• از specifierهای دسترسی (عمومی، خصوصی و محافظت شده) برای کپسوله‌سازی صحیح داده و قابلیت استفاده کنید.
• اصول اساسی برنامه‌نویسی شی‌گرا، از جمله وراثت، پلی‌مورفیسم، overloading عملگر را پیاده‌سازی کنید و "Big Five" را مدیریت کنید.
• یک محیط توسعه یکپارچه (IDE) در سی پلاس پلاس مانند ویژوال استودیو یا CLion نصب و راه‌اندازی کنید.
• مراحل ساخت در سی پلاس پلاس (پیش‌پردازنده، کامپایل، اسمبلی، لینک‌دهی و اجرا) را درک کنید و کد را با فایل‌های هدر و Forward Declarations سازمان‌دهی کنید.
• از یک سیستم ساخت مانند CMake برای ایجاد و لینک‌دهی استاتیک و کتابخانه‌های مشترک استفاده کنید و کتابخانه‌های خارجی (مانند SFML) را در یک پروژه سی پلاس پلاس یکپارچه کنید.
• کلاس‌های اساسی اپلیکیشن و دنیا را راه‌اندازی کنید تا یک حلقه موتور بازی و ساختار پروژه اولیه ایجاد کنید.
• کلاس شی را همراه با سیستم‌های کلیدی بازی مانند فیزیک، آسیب و سلامت و یک Asset Manager برای بارگذاری منابع تعریف و یکپارچه کنید.
• رفتار دشمن (مانند تعقیب) را برنامه‌نویسی کنید، برخورد را مدیریت کنید، به کشتی‌های بازیکن و دشمن آسیب وارد کنید و مکانیک‌های ارتقای سلاح را پیاده‌سازی کنید.
• یک هدآپ دیسپلی (HUD) و عناصر رابط کاربری (UI) درون بازی، از جمله تعداد کشتار، یک نوار سلامت و صفحه پایان بازی را بسازید.
• تکنیک‌های اشکال‌زدایی را برای فیکس کردن مشکلات رایج اعمال کنید، یک سیستم صدا برای موسیقی پس‌زمینه و افکت‌ها پیاده‌سازی کنید و پالیش بصری را اضافه کنید.

پیش‌نیازهای دوره

• سواد اولیه کار با کامپیوتر (نصب نرم‌افزار و ناوبری سیستم فایل‌ها) و تعهد به یادگیری یک زبان برنامه‌نویسی بنیادی برای توسعه نرم‌افزارهای پیشرفته

توضیحات دوره

این دوره یک برنامه جامع و پروژه‌محور است که برای راهنمایی شما در ساخت یک موتور بازی دوبعدی کامل و کاربردی و همچنین ساخت یک بازی از ابتدا با سی پلاس پلاس طراحی شده است. به اصول برنامه‌نویسی مدرن سی پلاس پلاس مسلط شوید و آن‌ها را مستقیماً برای ساخت موتور بازی مقیاس‌پذیر خود و یک بازی کامل با کتابخانه SFML 3 و سیستم ساخت CMake به کار ببرید.

این دوره برای چه کسانی مناسب است؟

این دوره برای توسعه‌دهندگانی است که درک اولیه از برنامه‌نویسی دارند و می‌خواهند در سی پلاس پلاس برای توسعه بازی تخصص پیدا کنند و از مفاهیم اصلی به سمت معماری موتور حرفه‌ای پیشرفت کنند.

روند دوره و ماژول‌های کلیدی:

ساختار برنامه آموزشی مرحله‌به‌مرحله است و از ویژگی‌های اصلی زبان تا سیستم‌های پیچیده بازی پیش می‌رود:

• ماژول 1 - اصول سی پلاس پلاس: پایه محکمی با بررسی عمیق سینتکس اصلی سی پلاس پلاس، انواع داده رایج، کنترل جریان (دستورات If، دستورات Switch و حلقه‌ها)، توابع و ساختارهای استاندارد داده مانند آرایه‌ها، بردارها و نقشه‌ها بسازید.
• ماژول 4 - برنامه‌نویسی شی‌گرا (OOP): قلب طراحی حرفه‌ای سی پلاس پلاس را یاد بگیرید. این ماژول شامل کلاس‌ها، Constructorها، Destructorها، Specifierهای دسترسی (عمومی و خصوصی)، وراثت، پلی‌مورفیسم، Overloading عملگر و مدیریت توابع عضو کلاس با کلیدواژه‌های Const و Static است.
• ماژول 3 - حافظه و اشاره‌گرها: از مدیریت حافظه ابهام‌زدایی می‌کنیم. شما حافظه استک و هیپ را بررسی می‌کنید و یاد می‌گیرید از مشکلات رایج مانند نشت‌های حافظه جلوگیری کنید و به اشاره‌گرهای هوشمند (منحصر به فرد، مشترک و ضعیف) برای مدیریت ایمن و کارآمد منابع مسلط می‌شوید.
• ماژول 5 - ساخت موتور بازی: این ماژول قلب دوره است، جایی که معماری اصلی را می‌سازید. شما سیسان ساخت CMake را نصب و پیکربندی می‌کنید، کتابخانه گرافیک SFML را یکپارچه می‌سازید، ساختار پروژه را ایجاد می‌کنید، حلقه‌های اصلی تیک و رندر بازی را پیاده‌سازی می‌کنید و کلاس‌های اصلی موتور مانند اپلیکیشن، دنیا و کلاس پایه Actor را طراحی می‌کنید.
• پیاده‌سازی ویژگی با (ماژول‌های 6 تا 11): دانش موتور خود را برای ساخت یک بازی کامل به کار می‌گیرید:
  • بازیکن و پرتابه‌ها: ورودی بازیکن را پیاده‌سازی کنید، حرکت را به صفحه محدود کنید و سیستم‌های پرتابه مبتنی بر مالک را با منطق حرکت مخصوص خودشان ایجاد کنید.
  • سیستم فیزیک: تشخیص برخورد اولیه، کامپوننت سلامت و رفتارهای هوش مصنوعی دشمن مانند تعقیب و Spawn کردن خارج از صفحه را پیاده‌سازی کنید.
  • آسیب و سلامت: تنظیمات آسیب را متمرکز کنید، کلاس آمار کشتی را بسازید و منطق آسیب رساندن به بازیکن و دشمنان را پیاده‌سازی کنید.
  • ارتقای سلاح‌ها و رابط کاربری: ویژگی‌هایی مانند شلیک پراکنده را توسعه دهید، سیستمی برای ردیابی مرگ دشمنان پیاده‌سازی کنید و رابط کاربری، شامل منوی اصلی، صفحه پایان بازی، تعداد کشتار و نوار سلامت را بسازید.
  • اشکال‌زدایی و پالیش: بازی را با تاچ‌هایی مانند چرخش اولیه بازیکن، افکت‌های لرزش دوربین و یک سیستم صدای کامل برای پالیش صدا نهایی کنید.

در پایان این دوره، شما یک موتور بازی کاربردی و ساخته‌شده توسط خودتان در سی پلاس پلاس خواهید داشت که به شما تجربه عملی لازم برای انجام پروژه‌های جاه‌طلبانه‌تر را خواهد داد.

این دوره برای چه کسانی مناسب است؟

• این دوره برای افرادی طراحی شده است که تجربه کمی در زبان برنامه‌نویسی سی پلاس پلاس دارند یا اصلاً تجربه‌ای ندارند، اما به توسعه بازی علاقه زیادی دارند و آماده‌اند یک زبان پیچیده و قدرتمند را یاد بگیرند.
• افراد کاملا مبتدی در مطلق سی پلاس پلاس: دانشجویانی که هرگز در سی پلاس پلاس کدنویسی نکرده‌اند یا به دنبال یک مقدمه جامع و ساختاریافته درباره مفاهیم بنیادی این زبان، از جمله متغیرها، ساختارهای داده (آرایه‌ها، بردارها و نقشه‌ها)، کنترل جریان و توابع هستند.
• توسعه‌دهندگان بازی مبتدی: افرادی که هدف اصلی‌شان ساخت موتور بازی خودشان یا کار روی سیستم‌های بازی سطح پایین است. این دوره، اصول سی پلاس پلاس را مستقیماً به ساخت اپلیکیشن، دنیا و سیستم فیزیک تبدیل می‌کند.
• برنامه‌نویسان از زبان‌های دیگر: توسعه‌دهندگانی که در زبان‌هایی مانند پایتون، جاوا یا سی شارپ تجربه دارند و می‌خواهند برای کاربردهای حساس به عملکرد مانند توسعه بازی به سی پلاس پلاس مهاجرت کنند و به‌طور خاص باید به مدیریت دستی حافظه و اصول شی‌گرایی مسلط شوند.
• دانشجویان آماده برای مطالعه عمیق: با توجه به پوشش موضوعات پیچیده‌ای مانند مدیریت حافظه (استک و هیپ)، اشاره‌گرهای raw و هوشمند (منحصر به فرد، مشترک و ضعیف) و Big Five در برنامه‌نویسی شی‌گرا، داشنجویان باید برای یک تجربه آموزشی دقیق و سخت‌گیرانه آماده باشند.