Списки значений: std::vector – Спецкурс

Земля в Task_0 нарисована как линия из двух точек: левый край графика и правый. Чтобы функция рисования могла её провести, ей нужно передать не два числа, а два набора: все координаты x и все координаты y.

А мишень в той же задаче состоит из пятидесяти точек. Заводить переменные x1, x2, ... x50 никто не станет.

Task_0: земля – линия из двух точек

std::vector<float> ground_x = {-0.1f, 100.f};
std::vector<float> ground_y = { 0.0f,   0.f};

// дальше в расчёте:
add_plot_line(PLOT, ground_x, ground_y, "Земля", GREEN, 1.f);

Что такое вектор

std::vector – это список значений одного типа, который умеет расти и уменьшаться. Чтобы им пользоваться, в начале файла нужна строка:

#include <vector>

Разберём запись std::vector<float> ground_x:

std:: – вектор живёт в стандартной библиотеке; эта приставка говорит, где его искать;
vector – собственно список;
<float> – из чего список. Здесь из дробных чисел;
ground_x – имя.

В угловых скобках может стоять любой тип, не только числовой: std::vector<int> – список целых, std::vector<std::string> – список строк, std::vector<Particle> – список частиц, если вы сами опишете, что такое частица (это следующая статья). Требование одно: все элементы списка одного типа.

В фигурных скобках – начальные значения. Их может не быть вовсе: std::vector<float> target_x; заводит пустой список.

Обращение по номеру

К элементу обращаются по номеру в квадратных скобках. Номера начинаются с нуля:

ground_x[0]   // первый элемент – левый край земли
ground_x[1]   // второй – правый

Отсюда и привычка писать циклы с нуля: если в списке n элементов, их номера – от 0 до n - 1, и цикл for (int i = 0; i < n; i++) проходит ровно по ним.

Опасность. Обращение к ground_x[5], когда в списке два элемента, никто не проверяет: ни компилятор, ни сам вектор. Что случится дальше, язык не обещает вовсе – это так и называется, неопределённое поведение.

На практике бывает по-всякому: программа падает сразу; падает через минуту в совершенно другом месте; читает чужую память и молча выдаёт чепуху; или ведёт себя как ни в чём не бывало – а сломается на другом компьютере или после следующей сборки. Последний случай самый неприятный: ошибка есть, а признаков нет.

Проверять номера – ваша забота, а не компилятора.

Что вектор умеет

Запись	Что делает
`v.size()`	сколько сейчас элементов
`v.push_back(x)`	добавить `x` в конец, список вырастет
`v.clear()`	выбросить всё, список станет пустым
`v.resize(n)`	сделать длину равной `n`
`v.empty()`	пуст ли список

Точка между именем и действием читается как «у этого списка вызвать». Такая же точка будет у структур в следующей статье.

Task_0: список растёт в цикле

std::vector<float> target_x;   // сначала пустой
std::vector<float> target_y;

void make_target() {
    target_x.clear();          // на случай повторного вызова
    target_y.clear();
    for (int i = 0; i <= TARGET_POINTS; i++) {
        float k = (float)i / TARGET_POINTS;
        target_x.push_back(TARGET_X1 + k * (TARGET_X2 - TARGET_X1));
        target_y.push_back(TARGET_Y1 + k * (TARGET_Y2 - TARGET_Y1));
    }
}

Заметьте clear() в начале. make_target может быть вызвана повторно, и без очистки точки добавлялись бы к старым: мишень росла бы с каждым вызовом, а вместе с ней и время проверки попадания.

Это общая мысль: список, который заполняется заново, надо сначала очистить.

Проход по всему списку

bool touches_target(float body_x, float body_y) {
    for (size_t i = 0; i < target_x.size(); i++) {
        float dx = body_x - target_x[i];
        float dy = body_y - target_y[i];
        float distance = sqrt(dx * dx + dy * dy);

        if (distance < HIT_RADIUS)
            return true;      // нашли – дальше искать незачем
    }
    return false;             // прошли весь список и не нашли
}

Здесь сразу три знакомые вещи вместе: цикл, ветвление и ранний выход. Как только нашлась точка ближе HIT_RADIUS, функция возвращает true и не досматривает остальные – смысла нет.

Тип счётчика здесь size_t, а не int. Это специальный целый тип для размеров и номеров: он не бывает отрицательным. Если написать int, компилятор выдаст предупреждение о сравнении разных типов. Программа заработает, но привыкайте писать size_t там, где сравниваете с size().

Вы умеете хранить наборы значений. Осталась последняя конструкция: как собрать вместе разные величины, описывающие один объект. Это структуры.