сталкиваемся с типом IO, поскольку большинство интересных функций в С изменяют состояние своих аргу-
ментов. В С пишут и чистые функции, такие функции переносятся в Haskell без потери чистоты, но это не
всегда возможно.
В этой главе мы напишем небольшую 2D-игру, подключив две FFI-библиотеки, это графическая библио-
тека OpenGL и физический движок Chipmunk.
Описание игры
Игра происходит на бильярдной доске. Игрок управляет красным шаром, кликнув в любую точку экрана,
он может изменить направление вектора скорости красного шара. Шар покатится туда, куда кликнул пользо-
ватель в последний раз. Из луз будут вылетать шары трёх типов: синие, зелёные и оранжевые. Столкновение
красного шара с синим означает минус одну жизнь, с зелёным – плюс одну жизнь, оранжевый шар означает
бонус. Если шар игрока сталкивается с оранжевым шаром все шары в определённом радиусе от места столк-
новения исчезают и записываются в бонусные очки, за каждый шар по одному очку, при этом шар с которым
произошло столкновение не считается. Все столкновения – абсолютно упругие, поэтому при столкновении
энергия сохраняется и шары никогда не остановятся. Если шар попадает в лузу, то он исчезает. Если в лузу
попал шар игрока – это означает, что игра окончена. Игрок стартует с несколькими жизнями, когда их чис-
ло подходит к нулю игра останавливается. После столкновения с зелёным шаром, шар пропадает, а после
столкновения с синим – нет. В итоге все против игрока, кроме зелёных и оранжевых шаров.
20.1 Основные библиотеки
Контролировать физику игрового мира будет библиотека Chipmunk, а библиотека OpenGL будет рисовать
(конечно если мы её этому научим). Пришло время с ними познакомится.
288 | Глава 20: Императивное программирование
Изменяемые значения
Перед тем как мы перейдём к библиотекам нам нужно узнать ещё кое-что. В Haskell мы не можем изменять
значения. Но в С это делается постоянно, а соответственно и в библиотеках написанных на С тоже. Для того
чтобы имитировать в Haskell механизм обновления значений были придуманы специальные типы. Мы можем
объявить изменяемое значение и обновлять его, но только в пределах типа IO.
IORef
Тип IORef из модуля Data.IORef описывает изменяемые значения:
newIORef :: a -> IO IORef
readIORef
:: IORef a -> IO a
writeIORef
:: IORef a -> a -> IO ()
modifyIORef :: IORef a -> (a -> a) -> IO ()
Функция newIORef создаёт изменяемое значение и инициализирует его некоторым значением, кото-
рые мы можем считать с помощью функции readIORef или обновить с помощью функций writeIORef или
modifyIORef. Посмотрим как это работает:
module Main where
import Data.IORef
main = var >>= (v ->
readIORef v >>= print
>> writeIORef v 4
>> readIORef v >>= print)
where var = newIORef 2
Теперь посмотрим на ответ ghci:
*Main> :l HelloIORef
[1 of 1] Compiling Main
( HelloIORef. hs, interpreted )
Ok, modules loaded: Main.
*Main> main
2
4
Самое время вернуться к главе 17 и вспомнить о do-нотации. Такой императивный код гораздо нагляднее
писать так:
main = do
var <- newIORef 2
x <- readIORef var
print x
writeIORef var 4
x <- readIORef var
print x
Эта запись выглядит как последовательность действий. Не правда ли очень похоже на обычный импера-
тивный язык. Такие переменные встречаются очень часто в библиотеках, заимствованных из~С.
StateVar
В модуле Data.StateVar определены типы, которые накладывают ограничение на права по чтению и
записи. Мы можем определять переменные доступные только для чтения (GettableStateVar a), только для
записи (SettableStateVar a) или обычные изменяемые переменные (SetVar a).
Операции чтения и записи описываются с помощью классов:
class HasGetter s where
get :: s a -> IO a
class HasSetter s where
($=) :: s a -> a -> IO ()
Основные библиотеки | 289
Тип IORef принадлежит и тому, и другому классу:
main = do
var <- newIORef 2
x
<- get var
print x
var $= 4
x
<- get var
print x
OpenGL
OpenGL является ярким примером библиотеки построенной на изменяемых переменных. OpenGL можно
представить как большой конечный автомат. Каждая строчка кода – это запрос на изменение состояния. При-
чём этот автомат является глобальной переменной. Его текущее состояние зависит от всей цепочки преды-
дущих команд. Параметры рисования задаются глобальными переменными (тип StateVar).
OpenGL не зависит от конкретной оконной системы, она отвечает лишь за рисование. Для того чтобы
создать окно и перехватывать в нём действия пользователя нам понадобится отдельная библиотека. Для
этого мы воспользуемся GLFW, это библиотека также пришла в Haskell из С. Интерфейсы GLFW и OpenGL очень
похожи. Мы будем обновлять различные параметры библиотеки с помощью типа StateVar. Давайте создадим
окно и закрасим фон белым цветом:
module Main where
import Graphics.UI.GLFW
import Graphics.Rendering.OpenGL
import System.Exit
title = ”Hello OpenGL”
width
= 700
height
= 600
main = do
initialize
openWindow (Size width height) [] Window
windowTitle $= title
clearColor $= Color4 1 1 1 1
windowCloseCallback $= exitWith ExitSuccess
loop
loop = do
display
loop
display = do
clear [ColorBuffer]
swapBuffers
Мы инициализируем GLFW, задаём параметры окна. Устанавливаем цвет фона. Цвет имеет четыре пара-
метра это RGB-цвета и параметр прозрачности. Затем мы говорим, что программе делать при закрытии окна.
Мы устанавливаем функцию обратного вызова (callback) windowCloseCallback. В самом конце мы входим в
цикл, который только и делает, что стирает окно цветом фона и делает рабочий буфер видимым. Что такое
буфер? Буфер – это место в котором мы рисуем. У нас есть два буфера. Один мы показываем пользователю,
а в другом в это в время рисуем, когда приходит время обновлять картинку мы просто меняем их местами
командой swapBuffers.
Посмотрим, что у нас получилось:
$ ghc —make HelloOpenGL.hs
$ ./HelloOpenGL
Нарисуем упрощённое начальное положение нашей игры: прямоугольную рамку и в ней – красный шар:
290 | Глава 20: Императивное программирование
module Main where
import Graphics.UI.GLFW
import Graphics.Rendering.OpenGL
import System.Exit
title = ”Hello OpenGL”
width, height :: GLsizei
width
= 700
height
= 600
w2, h2 :: GLfloat
w2 = (fromIntegral $ width) / 2
h2 = (fromIntegral $ height)
/ 2
dw2, dh2 :: GLdouble
dw2 = fromRational $ toRational w2
dh2 = fromRational $ toRational h2
main = do
initialize
openWindow (Size width height) [] Window
windowTitle $= title
clearColor $= Color4 1 1 1 1
ortho (—dw2—50) (dw2+50) (—dh2—50) (dh2+50) (—1) 1
windowCloseCallback $= exitWith ExitSuccess
windowSizeCallback
$= (size -> viewport $= (Position 0 0, size))
loop
loop = do
display
loop
display = do
clear [ColorBuffer]
color black
line (—w2) (—h2) (—w2) h2
line (—w2) h2
w2
h2
line w2
h2
w2
(—h2)
line w2
(—h2)
(—w2) (—h2)
color red
circle 0 0 10
swapBuffers
vertex2f :: GLfloat -> GLfloat -> IO ()
vertex2f a b = vertex (Vertex3 a b 0)
— colors
white = Color4 (0::GLfloat)
black = Color4 (0::GLfloat) 0 0 1
red
= Color4 (1::GLfloat) 0 0 1
— primitives
line :: GLfloat -> GLfloat -> GLfloat -> GLfloat -> IO ()
Основные библиотеки | 291
line ax ay bx by = renderPrimitive Lines $ do
vertex2f ax ay
vertex2f bx by
circle :: GLfloat -> GLfloat -> GLfloat -> IO ()
