- عنوان کتاب: HANDS-ON C++ PROGRAMMING FOR GAME PHYSICS
- نویسنده: Turner, Matt H
- حوزه: برنامهنویسی CPP
- سال انتشار: 2025
- تعداد صفحه: 200
- زبان اصلی: انگلیسی
- نوع فایل: pdf
- حجم فایل: 1.23 مگابایت
بیایید زمینه را فراهم کنیم. قبل از اینکه شروع به دستکاری بردارها یا محاسبه مسیرها کنیم، به یک کارگاه آموزشی قوی نیاز داریم – یک محیط توسعه که از تلاشهای ما پشتیبانی کند نه اینکه مانع آنها شود. نوشتن کد پیچیده و کارآمد C++ برای شبیهسازیهای فیزیک به چیزی بیش از یک ویرایشگر متن و یک دعا نیاز دارد. درست کردن ابزارهایتان از ابتدا، ساعتهای بیشماری از ناامیدی را در آینده کاهش میدهد و به شما امکان میدهد روی چالشهای جالب برنامهنویسی فیزیک تمرکز کنید. قبل از شروع یک پروژه مکانیکی پیچیده، آن را به عنوان راهاندازی یک میز کار منظم در نظر بگیرید. ابزارهای مناسب، که به راحتی در دسترس هستند، تفاوت را ایجاد میکنند. سنگ بنای اصلی: کامپایلر C++ شما در قلب هر توسعه C++، کامپایلر قرار دارد – ابزاری که کد C++ قابل خواندن توسط انسان شما را به دستورالعملهای ماشینی که کامپیوتر میتواند اجرا کند، ترجمه میکند. برای توسعه مدرن C++، به ویژه در زمینههای حساس به عملکرد مانند فیزیک بازی، به کامپایلری نیاز دارید که حداقل از استاندارد C++17 و ترجیحاً C++20 یا بالاتر به طور کامل پشتیبانی کند. این استانداردهای جدیدتر ویژگیهایی را ارائه میدهند که وضوح، ایمنی و عملکرد بالقوه کد را به طور قابل توجهی بهبود میبخشند – به مفاهیم constexpr (در C++20) و پیشرفتهای کتابخانهای متعدد مانند <chrono> برای زمانبندی یا <random> برای تولید اعداد تصادفی قابل پیشبینی فکر کنید که میتوانند در سناریوهای شبیهسازی خاص به طرز شگفتآوری مفید باشند. مدعیان اصلی در دنیای کامپایلر عبارتند از GCC (مجموعه کامپایلر GNU)، Clang و MSVC (مایکروسافت ویژوال C++). ● GCC: یک عضو قدرتمند دنیای متنباز، به طور گسترده در لینوکس و macOS در دسترس است و از طریق محیطهایی مانند MinGW یا Cygwin در ویندوز قابل استفاده است. این کامپایلر به دلیل پشتیبانی گسترده از پلتفرم و قابلیتهای بهینهسازی قوی شناخته شده است. ● Clang: اغلب به دلیل زمان کامپایل سریعتر و پیامهای خطا و هشدار فوقالعاده واضح و قابل اجرا (به لطف طراحی آن بر اساس backend LLVM) مورد ستایش قرار میگیرد. این کامپایلر پیشفرض در macOS (از طریق Apple Clang) است و یک انتخاب محبوب در لینوکس و سایر پلتفرمها است. اکوسیستم ابزار آن، شامل ابزارهای تحلیل استاتیک مانند Clang-Tidy، یک مزیت قابل توجه است. ● MSVC: کامپایلر اصلی برای توسعه ویندوز، که به طور کامل با IDE ویژوال استودیو یکپارچه شده است. این کامپایلر عملکرد عالی، انطباق قوی با استاندارد C++ در نسخههای اخیر و پشتیبانی اشکالزدایی سطح بالا را در محیط بومی خود ارائه میدهد. کدام یک را باید انتخاب کنید؟ صادقانه بگویم، برای یادگیری و پیادهسازی مفاهیم این کتاب، هر یک از این کامپایلرهای مدرن به خوبی به شما خدمت خواهند کرد، مشروط بر اینکه از C++17 یا بالاتر پشتیبانی کنند. انتخاب اغلب به ترجیح سیستم عامل شما یا ادغام خاص IDE بستگی دارد. بسیاری از استودیوهای بازی حرفهای، سیستمهای ساختی را ارائه میدهند که قادر به استفاده از چندین کامپایلر هستند تا سازگاری بین پلتفرمی را تضمین کرده و از نقاط قوت هر یک بهره ببرند. نکته کلیدی این است که مطمئن شوید نسخه جدیدی را نصب کردهاید و نحوه فراخوانی آن را، چه به طور مستقیم و چه (معمولاً) از طریق یک سیستم ساخت، درک میکنید. در اینجا خساست به خرج ندهید؛ استفاده از یک کامپایلر قدیمی و منسوخ مانند تلاش برای ساخت یک ماشین مسابقه با ابزارهای زنگزده است. همچنین باید از پرچمهای کامپایلر آگاه باشید. اینها گزینههایی هستند که شما برای کنترل جنبههای مختلف فرآیند ساخت، مانند سطح بهینهسازی (-O2، -O3)، استاندارد C++ مورد استفاده (-std=c++17، /std:c++17)، اینکه آیا اطلاعات اشکالزدایی را شامل شود (-g، /Zi) و کدام هشدارها را فعال کنید (-Wall -Wextra، /W4)، به کامپایلر میدهید. فعال کردن هشدارها بسیار مهم است؛ کامپایلر اغلب میتواند مشکلات بالقوه یا شیوههای کد ناامن را که ممکن است بعداً منجر به اشکالات ظریف در شبیهسازی فیزیک شما شوند، تشخیص دهد. هشدارها را از همان ابتدا به عنوان خطا در نظر بگیرید – این کار باعث میشود کد تمیزتر و قویتری ایجاد شود. پرچمهای بهینهسازی برای عملکرد حیاتی هستند، اما اغلب به قیمت زمان کامپایل کندتر تمام میشوند و گاهی اوقات میتوانند اشکالزدایی را سختتر کنند (زیرا کد ماشین تولید شده ممکن است مستقیماً به خطوط منبع شما نگاشت نشود). یک روش معمول استفاده از بهینهسازی کم و اطلاعات اشکالزدایی کامل برای ساختهای توسعه و بهینهسازی زیاد با حداقل یا بدون اطلاعات اشکالزدایی برای ساختهای انتشار است.
Let’s lay the groundwork. Before we start manipulating vectors or calculating trajectories, we need a solid workshop – a development environment that supports our efforts rather than hindering them. Writing performant, complex C++ code for physics simulations demands more than just a text editor and a prayer. Getting your tools right from the beginning saves countless hours of frustration down the line and lets you focus on the interesting challenges of physics programming. Think of it as setting up a well-organized workbench before starting a complex mechanical project; the right tools, easily accessible, make all the difference. The Cornerstone: Your C++ Compiler At the heart of any C++ development is the compiler – the tool that translates your human-readable C++ code into machine instructions that the computer can execute. For modern C++ development, especially in performance-sensitive areas like game physics, you’ll want a compiler that fully supports at least the C++17 standard, and preferably C++20 or later. These newer standards offer features that significantly improve code clarity, safety, and potential performance – think structured bindings, if constexpr, concepts (in C++20), and numerous library enhancements like <chrono> for timing or <random> for generating predictable random numbers, which can be surprisingly useful in certain simulation scenarios. The main contenders in the compiler world are GCC (GNU Compiler Collection), Clang, and MSVC (Microsoft Visual C++). ● GCC: A stalwart of the open-source world, widely available on Linux and macOS, and usable on Windows via environments like MinGW or Cygwin. It’s known for its broad platform support and robust optimization capabilities. ● Clang: Often praised for its faster compile times and exceptionally clear, actionable error and warning messages (thanks to its design based on the LLVM backend). It’s the default compiler on macOS (via Apple Clang) and is a popular choice on Linux and other platforms. Its tooling ecosystem, including static analysis tools like Clang-Tidy, is a significant advantage. ● MSVC: The primary compiler for Windows development, tightly integrated with the Visual Studio IDE. It offers excellent performance, strong C++ standard compliance in recent versions, and top-tier debugging support within its native environment. Which one should you choose? Honestly, for the purposes of learning and implementing the concepts in this book, any of these modern compilers will serve you well, provided they support C++17 or higher. The choice often comes down to your operating system preference or specific IDE integration. Many professional game studios maintain build systems capable of using multiple compilers to ensure cross-platform compatibility and leverage the strengths of each. The key takeaway is to ensure you have a recent version installed and understand how to invoke it, either directly or (more commonly) through a build system. Don’t skimp here; using an old, outdated compiler is like trying to build a race car with rusty tools. You’ll also need to be aware of compiler flags. These are options you pass to the compiler to control various aspects of the build process, such as the optimization level (-O2, -O3), the C++ standard to use (-std=c++17, /std:c++17), whether to include debugging information (-g, /Zi), and which warnings to enable (-Wall -Wextra, /W4). Enabling warnings is crucial; the compiler can often spot potential issues or unsafe code practices that might lead to subtle bugs in your physics simulation later. Treat warnings as errors early on – it forces cleaner, more robust code. Optimization flags are vital for performance, but often come at the cost of slower compilation times and can sometimes make debugging harder (as the generated machine code might not map directly back to your source lines). A common practice is to use low optimization and full debug info for development builds, and high optimization with minimal or no debug info for release builds.
این کتاب را میتوانید از لینک زیر بصورت رایگان دانلود کنید:

نظرات کاربران