Suomipelit – Pikkuaskelin C-Ohjelmoijaksi

Olet nyt siis päättänyt alkaa ohjelmoimaan. Sinua kiinnostavat pelit ja se miten ne tehdään. Haluat päästä esiriipun taakse tai ainakin raottaa sitä nähdäksesi mitä nuo suuret ohjelmoijat oikeastaan tekevät (onko se jotain yliluonnollista? ;-). Siispä toivotan sinut tervetulleeksi tähän suureen seikkailuun, jolle rajat asettaa vain mielikuvituksesi (...ja koneiden tehot, taidot, taiteellisuus... :-). Älä pelkää, jos ongelmia tulee vastaan, ovat ihmiset sitä varten, että he auttavat toisiaan. Silloin vain rohkeasti kirjoitat vaikka minulle osoitteeseen: jarkko.laine@suomipelit.com tai jonnekin muualle kuten DJGPP:n newsgrouppiin tai Suomipelit.com:in keskustelualueelle.

Nyt kuitenkin asiaan (siis siihen mitä otsikossa lukee)... Miksi ohjelmoisit C:llä? Se on sellainen kysymys, johon ei aivan selvää vastausta löydy, mutta melko hyvin voin sen luultavasti selittää. Ensinnäkin, kaikki nykyaikaiset pelit tehdään C:llä (tai C++:lla, joka on C:n sukuinen ja sen kanssa yhteensopiva kieli). Toiseksi, C-kieli on sellainen, että se tuntuu oikealta ohjelmointikieleltä (toisin kuin Pascal tai Basic), ainakin minusta C:n ohjelmointityyli tuntuu hyvältä. Joo. C on yksinkertaisesti paras, ainakin jos aiot päästä pitkälle. Pascalilla pääsee alkuun, mutta sitten on kuitenkin vaihdettava C:hen, kun alkaa tosissaan ohjelmoida. Suosittelen aloittamaan suoraan C:stä, se on hauskaa eikä ollenkaan niin vaikeaa kuin yleensä annetaan ymmärtää!

DJGPP on DJ Delorien ja kumppaneiden ilmainen C-kääntäjä. Se siis tarkoittaa, että sinun ei tarvitse maksaa satoja tai tuhansia markkoja saadaksesi hyvän kääntäjän. Sellainen on saatavilla aivan ilmaiseksi. Jopa Quake on tehty DJGPP:llä. Kaiken lisäksi DJGPP on erittäin tehokas ja hyvä kääntäjä ja sillä on vankka ja yhtenäinen käyttäjäkunta ympäri maailmaa, joten tietoa ja apua ei ole vaikea löytää. Ainut puute on se, että DJGPP ei VIELÄ osaa tehdä Windows-ohjelmia, mutta sehän ei meitä haittaa. Ne kun muutenkin ovat niin hankalia. DJGPP-linkkejä ja muuta tietoa löytyy täältä ja muualta netistä. Pysy mukana!

Ensimmäinen ohjelma #

Olemme nyt jo niin pitkällä, että pääsemme kopeloimaan konetta (nopeasti - eikö?), teemme ensimmäisen C-ohjelman ja käännämme sen.

Kautta aikojen ovat C-ohjelmoijat (myös ne jotka nykyään tekevät Quakeja sun muita huippupelejä) aloittaneet uransa seuraavan ohjelman eri variaatioilla, joista luultavasti tämä perusversio on tavallisin. Eli, tässä on koodi, selitän sen myöhemmin.

/* Ensimmäinen C-ohjelmani */

#include <stdio.h>

int main(void)
{
  printf("Hello World!\n");
}

Muuttujat #

Muuttujat ovat ikään kuin pieniä (tai suuria) lokeroita, joihin voi säilöä tietoa ja myöhemmin sen sitten sieltä katsoa. (Näin minulle ainakin joskus asiaa selitettiin...). Käytännössä erittäin suuri osa ohjelmoinnista perustuu muuttujiin. On tärkeää pystyä muuttamaan lukuja ja merkkijonoja kesken ohjelman suorituksen. Eihän esimerkiksi ohjelmasta, joka laskee aina vain yhden ja saman laskun ole paljon hyötyä. Tehdäänpä muuten sellainen. Jos haluat kokeilla
taitojasi, tee se itse ensin katsomatta tästä.

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	printf("1 + 1 = %d", 1 + 1);
}

• summa100
  
• valon_nopeus
  
• 22_Pistepirkko
  
• Päiväys
  
• _xyz
  
• vasta-aine
  

#include <stdio.h>

int main( void )
{
	int vastaus; // esitellään muuttuja
	vastaus = 1 + 1; 
	printf(" 1 + 1 = %d ",vastaus);
}

Ehtolauseilla muuttujiin eloa #

Muuttujistakaan ei yksinään ole paljon hyötyä. Jotta niistä saataisiin kaikki mahdollinen irti, tarvitaan monenlaisia juttuja, joista yksi on nämä ehtolauseet. Ehtolauseita käytetään tutkimaan, onko jokin asia jonkinlainen, eli katsomaan onko muuttujan arvo haluttu ja sitten reagoimaan sen mukaan. Se Explooreri ei ole muuten vieläkään alkanut kunnolla latautua :(.. Joo, tässä on ensin ehtolause-esimerkki paljaalla suomen kielellä:

jos ikä on suurempi kuin 18 niin
	saa ajaa autoa

if (ika > 18) saa_ajaa_autoa();

if(a!=10){
  printf("a ei ole 10\n");
}

jos ikä on suurempi kuin 18
   niin saa ajaa autoa
mutta jos ei
   niin ei saa ajaa autoa

if ( ika > 18 ) saa_ajaa_autoa();
else ei_saa_ajaa_autoa();

     jos makkarakeitto: syödään
     jos perunamuusi: kaadetaan maitoa sekaan
     jos maito: juodaan
     jos paperi: ei syödä

switch ( ruokalista ){
    case makkarakeitto: syodaan();
			break;
    case perunamuusi: maitoa_sekaan();
		      break;
    case maito: juodaan();
		break;
    case paperi: ei_syodak();
		 
    default: break;
}

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	int luku;

	luku=2; // kokeile muuttaa tätä muuttujaa

        clrscr(); // ruuduntyhjennys

	switch (luku)
	{
	   case 1 :  printf("ykkönen");
                     break;
           case 2 :  printf("kakkonen");
                     break;
           case 5 :  printf("viitonen");
                     break;
           default:  printf("joku muu..");
                     break;
	}
}

Silmukat, narua ja solmuja? #

No niin, nyt ehkä alkaa tämä kirjoitus sujua; explooreri latautuu kauniisti tuolla taustalla ja kello on kymmentä vaille seitsemän aamulla. Tucowsista se lopulta löytyi. Niin, ei kannata suoraan Microsoftilta yrittääkään, se on liian hankalaa. Mutta nyt silmukoihin, ei enää selaintekstiä.

Silmukat ovat sellaisia koodinpätkiä, jotka toistuvat monta kertaa peräkkäin tehden saman asian hieman muuttujien arvoja muutellen uudelleen ja uudelleen. Silmukoita on kolmenlaisia: for-, while- ja do..while -silmukoita. Näitä kaikkia saattaa joissain tapauksissa tarvita. Aloitetaanpa for-silmukasta, joka kuitenkin varmaan on kaikista tavallisin. Ensin suomeksi:

olkoon x aluksi 0, 
sitten kierretään niin kauan kuin x on pienempi kuin 10 (x < 10) 
ja kasvatetaan joka kierroksella x:ää yhdellä. 
tehdään jotain (joka kierroksella) 

for(x = 0; x < 10; x++ )
{
   tehdaan_jotain();
}

for(alustus; jatkuvuusehto; kasvatus)
{
  toiminta;
}

for(luku=1; luku < 11; luku++)
{
   tulos = 2 * luku;
   printf("%d*2=%d\n", luku, tulos);
}

niin kauan kuin ikä on 7
  käydään ekaa luokkaa 

while(ika==7)
{
  kaydaan_koulua();
}

while(!key[KEY_ESC])
{
  peli_asiat();
} 

/* Ohjelma, joka laskee kahden kertotaulun
   while-silmukkaa käyttäen */

#include <stdio.h>

int main(void)
{
   int luku, vastaus;

   luku=1;
   vastaus=0;
   
   while(luku <= 10)
   {
	vastaus = 2 * luku;
	printf("2*%d=%d\n",luku, vastaus);
	luku++;
   }
}

Tehtävä #

Tee ohjelma, joka laskee ympyrän alan ja ilmoittaa sen kahden desimaalin tarkkuudella.

Vihje

Kannattaa käyttää kaikissa muuttujissa float-tyyppiä, koska haluamme käyttää desimaalilukuja.

Ympyrän alahan lasketaan kaavalla: Ala=pii*säde², jossa pii on pyöreästi 3.145 tai jotain sellaista.

Jonkin aikaa sitten puhuimme printf-funktion %d-sijoituksista eli siitä, että printf-lauseisiin voi sijoittaa int-tyyppisiä lukuja käyttäen tuota %d-merkkiä. Jos et muista, selaa vähän taaksepäin, sieltä se löytyy..

Myös float-tyyppisiä muuttujia voi tällä tavoin kirjoittaa ruudulle. Silloin ei kuitenkaan käytetä %d:tä vaan %.1f:ää tai jotain sen tapaista.

Siis pisteen jälkeen tulee desimaalien määrä ja sitten f-kirjain. Esimerkiksi, jos haluat kirjoittaa muuttujan a, joka on tyyppiä float, kahden desimaalin tarkkuudella, tapahtuu se seuraavasti:

printf("%.2f",a); 

/* Ohjelma, joka laskee ympyrän alan */

#include <stdio.h>

int main(void)
{
   float pii, sade, tulos;
   
   pii=3.145; // Annetaan piille arvo

   sade=15; // Ympyrän säde

   tulos=pii*sade*sade; // A=pii*r²
	
   printf("\nYmpyrän ala = pii * %.1f ² = %.2f",sade,tulos);
} 

Tehtävä #

Tee ohjelma, joka laskee nollasta 20:een ja kertoo onko luku suurempi vai pienempi kuin 10.

Vihje

Käytä muuttujatyyppiä int. Ja for-silmukka voisi myös olla aika kätevä.

Ratkaisuehdotus

/* Ohjelma joka laskee nollasta kahteen-
   kymmeneen ja kertoo ovatko luvut pienempiä
   vai suurempia kuin 10 */

#include <stdio.h>

int main(void)
{
  int t;

  clrscr(); // tyhjennetään ruutu

  for(t=0; t < 20; t++){
    printf("Luku: %d", t); // tulostetaan luku (t)

    if(t==10) printf(" on 10"); // luku=10 (t)
    else if(t < 10) printf(" on suurempi kuin 10"); // luku > 10
    else printf(" on pienempi kuin 10"); // luku < 10 

    printf("\n"); // rivinvaihto
  }
}

Taulukoita ja merkkijonoja #

Joo. Nyt olet jo niin pitkällä, että osaat melkein kaikki C-kielen PERUS-asiat. Se tarkoittaa, että kohta voidaan alkaa puhua jostain mielenkiintoisemmasta. Mutta vielä muutama tärkeä asia sitä ennen. Tässä kappaleessa aloitamme viimeisen etappimme, taulukoin ja merkkijonoin.

Olet varmaankin ihmetellyt ja miettinyt tässä muuttujia katsoessasi, että miten on mahdollisra, että tekstille ei ole kuin char-tyyppinen yhden merkin kokoinen muuttuja, mutta kuitenkin on ohjelmia, joissa säilötään pitempiä sanoja ja jopa lauseita muuttujiin. Monissa muissa kielissä se tehdään omalla string -muuttujatyypillä, mutta sellaistahan C:ssä ei ole. Nyt sinusta varmaan tuntuu, että kiertelen ja kaartelen aivan turhaan. Olet varmaan jo otsikosta arvannut mistä tässä on kyse ja alat ikävystyä, anteeksi :(. Okei, asiaan.

C-kielessä merkkijonot ovat char-tyyppisiä taulukoita. Siispä ensin täytynee perehtyä taulukoihin. Taulukko on muuttujoiden muodostama kokonaisuus, lokerikko (jos muuttuja on lokero :). Se voi olla jono, jolloin puhutaan yksiulotteisesta taulukosta tai kaksi- tai useampiulotteinen taulukko. Kaavio varmaan selventäisi asiaa:

Yksiulotteinen taulukko

int pisteet[5];

int monet_pisteet[5][2];

Kaksiulotteinen taulukko

pisteet[0]=52000;

pisteet[4]=10;

char paras[10];

strcpy(taulukko,merkkijono);

strcpy(paras,"Teemu S.");

#include <stdio.h>

int main(void)
{
  char nimi[10];

  strcpy(nimi,"Jarkko");
  printf("Jarkon nimi on %s",nimi);
}

char tekstia[50];

gets(tekstia); // kysyy käyttäjältä syötettä 
	       // ja tallentaa sen taulukkoon tekstia

Tehtävä #

Tee ohjelma, joka kysyy käyttäjän nimen ja tervehtii tätä sillä nimellä.

Vihje

Nimelle kannattaa varata tarpeeksi iso merkkijono, esimerkiksi 50 merkkiä.

Ratkaisuehdotus

/* Ohjelma joka kysyy käyttäjän nimen
   ja tervehtii häntä nimeltä */

#include <stdio.h>

int main(void)
{
  char nimi[50];

  printf("Mikä on nimesi? ");

  gets(nimi);

  printf("\nTerve, %s!",nimi);
}

Tehtävä #

Seuraavaa tehtävää varten tarvitset vielä yhden tiedon, jota en aiemmin ole pystynyt kertomaan. Nimittäin, kuten varmaan arvasitkin, ei gets-funktiolla voi kysyä kuin merkkijonoja. Niinpä jos halutaan kysyä käyttäjältä kokonaislukuja, täytyy ottaa gets:illä merkkijono ja muuttaa se sitten int:iksi. Se tapahtuu stdlib-funktiolla atoi();, joka ottaa syötteenä merkkijonon ja palauttaa sen inttinä jos mahdollista. Esimerkki ei liene pahitteeksi..

int luku;
char merkkijono[50];

gets(merkkijono);
luku=atoi(merkkijono); // tallentaa muuttujaan luku
		       // merkkijonon sisältämän luvun

/* Ohjelma, joka kysyy käyttäjän ikää ja tutkii 
   onko hän äänioikeutettu vai ei */

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
  int ika;
  char merkkijono[50];  

  printf("Kuinka vanha olet? ");

  gets(merkkijono); // luetaan syöte

  ika=atoi(merkkijono); // muutetaan se kokonaislukumuotoon

  if(ika < 18) printf("\nEt saa äänestää vielä!\n");
  else printf("\nOlet äänioikeutettu.\n");
}

Funktiot #

Jess! Tämä on tosi tärkeä luku. Kaikissa (vähänkin isommissa) ohjelmissa tarvitaan funktioita. Mutta toisaalta tämä on myös hauska luku, koska funktioden oppiminen avaa sinulle aivan uudet mahdollisuudet ohjelmiesi kehittelyyn. Nyt siis tarkkana!

Funktiot eli aliohjelmat ovat ohjelmanpätkiä, jotka suorittavat jonkun tietyn usein tarvittavan pienen (tai isomman) tehtävän. Esimerkiksi luolalentelypelissä yhden funktion tehtävänä voisi olla ruudun vierittäminen, toisen tehtävä olisi törmäysten tutkiminen jne.

Ohjelma siis kannattaa pilkkoa tällaisiin pieniin osiin selkeyden ja käytännöllisyyden takia. Selkeyden siksi, että on paljon helpompi lukea ohjelmakoodia, joka on jaoteltu osiin, samoin kuin tietosanakirjasta jossa on otsikot ja aakkosjärjestys on paljon helpompi etsiäö tietoa kuin täysin järjestämättömästä. Käytännöllisyyden sen takia, että on aika hankalaa ja jopa typerää kirjoittaa sama ohjelmanpätkä joka kerta uudestaan vaikkapa 20 tai 100 kertaa. Se lisää koodin pituutta huomattavasti, mikä on huono asia, jos et yritä saada maailman pisimmän ohjelman ennätystä (mikä on melkoisen vaikeaa sekin - Windows 2000:ssa ohjelmarivejä on 30 miljoonaa, ja Microsoft käyttää funktioita).

Funktioita siis kannattaa käyttää, mutta miten? Tässä tulee vastaus kysymykseesi. Kaikkien taiteen sääntöjen mukaan tulee jokainen funktio esitellä ohjelman alussa heti includejen jälkeen. Itse en tätä vielä vähän aikaa sitten jaksanut tehdä (kääntäjä kyllä kääntää muutenkin..), mutta sitten alkoi tulla ongelmia funktiokutsujen kanssa, kun sen funktion jota kutsutaan piti olla ennen kutsujaa, eikä se tietenkään ollut ja sitten ei sitä löytynyt... Jotenka minä olen sitä mieltä, että tässä kannattaa tehdä ANSI:n mukaan, siis näin:

1.) Ohjelman alkuun #include-rivien jälkeen esittelyt kaikista funktioista

   int laske_lasku(int a, int b);
	...

int laske_lasku(int a, int b)
{
    int c; // Tehdään muuttuja laskun avuksi
    c=a+b; // Lasketaan
    return c;  // Palautetaan c
}        

int main(void)
{
     int luku; // Luku
     luku=laske_lasku(1,2);
     printf("Tulos: %d",luku);
}

Tyypit, structit ja muuta hauskaa #

Niinpä, nyt päästiinkin viimeiseen peruskurssin osaan vai miten sen nyt ilmaisee. Vielä on paljon kerrottavaa, mutta tämän luvun jälkeen voitkin jo valita mihin päin haluat suuntautua, mikä kiinnostaa. Minua kiinnosti ja kiinnostaa edelleen peliohjelmointi, mutta paljon on muitakin mahdollisuuksia. Oppiminenhan jatkuu varmasti yhtä pitkään kuin ohjelmointia harrastaa (ja minä ainakin toivon vielä kahdeksankymppisenä ukkonakin sitä tekeväni), joten matka on pitkä, mutta varmasti kiinnostava. Nyt kuitenkin tämän luvun asioihin.

Tyypit ovat tyyppejä. Siis, yritän selittää tämän jotenkin järkevästi.. No joo, voit siis määrittää omia tyyppejäsi kuten muuttujatyyppejä, vaikkapa näin:

typedef kokonaisluku int;

typedef struct PELAAJA
{
      char nimi[20];
      int pisteet;
      int x;
      int y;
} PELAAJA;

PELAAJA pl1;

strcpy(pl1.nimi,"Saku Koivu"); // Pelaajan nimi
pl1.pisteet=10000;
pl1.x=10;
pl1.y=10;

srand((unsigned int)time((time_t *)NULL));
luku=(rand()%6)+1;

Tehtävä #

Tee ohjelma, joka "ajattelee" jotain lukua ja pyytää käyttäjää arvaamaan sitä kunnes arvaa oikein tai liian monta kertaa. Se voisi myös kertoa onko haluttu luku pienempi vai suurempi kuin arvaus

Vihje

Siinä oli kysymys ja tässä sitten hieman apuja. Niin, kyseessä on aivan perusarvailuleikki, ei kovin loisteliasta, mutta varmasti opettavaista. Kirjoita ohjelmasi ja kokeile sitä, käännä se rohkeasti, pelaile ja kehittele vaikka arvauspeli deluxe. Älä ryntää heti katsomaan vastausta vaan katso se vasta lopuksi nähdäksesi mitä tein eri tavalla. Tässä vielä muutama käsky joita tulet siinä tarvitsemaan, ja sitten ei muuta kuin töihin!

[DEFTABLE]
[D]gets(merkkijono);[/D]
[E]Tällä saat luettua käyttäjältä rivin tekstiä.[/E]

[D]luku = atoi(merkkijono);[/D]
[E]Ja tällä saat niin paljon merkkijonosta kuin mahdollista muutettua luvuksi [/E]
[/DEFTABLE]

Ratkaisuehdotus

/* Esimerkki ohjelmasta, joka arvuuttelee lukua
   käyttäjältä

   (C) Jarkko Laine 1999 */

// INCLUDET ///////////////////////////////////////
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

// PROTOTYYPIT ////////////////////////////////////
void nayta_alkutekstit(void);

// PÄÄOHJELMA /////////////////////////////////////
int main(void)
{
   int luku; // oikea luku
   int arvattu; // arvattu luku
   char arvaus[80]; // merkkijono arvausta varten
   int arvaukset=1; // Kuinka monta kertaa pelaaja on arvannut
   
   nayta_alkutekstit(); // kutsutaan omaa funktiotamme, 
			// joka kirjoittaa tervehdykset
   
   
   // Alustetaan satunnaislukugeneraattori
   srand((unsigned int)time((time_t *)NULL));

   // Arvotaan luku
   luku=(rand()%10)+1;

   while(arvattu!=luku){ // Niin kauan kunnes pelaaja arvaa
	printf("\n\nAnnapas tulla arvausta! >");
	gets(arvaus); // kysytään käyttäjältä syöte
	arvattu=atoi(arvaus); // muutetaan se intiksi
	
	if(arvattu < luku) printf("\nLuku on suurempi...");
	else if(arvattu > luku) printf("\nLuku on pienempi...");
	else printf("\n\nOnneksi olkoon! Käytit vain %d arvausta",arvaukset);

	arvaukset++; // Taas meni yksi arvaus...
   }
}

// funktiomme, joka näyttää alkutekstit
void nayta_alkutekstit(void)
{
   clrscr(); // tyhjennetään ruutu
   printf("Tervetuloa arvauspeliin!\n");
   printf("------------------------\n");
   printf("Tehtäväsi on arvata ajattelemani luku väliltä 1-10\n");
   printf("Onnea!");
} 

Mitä nyt? #

Jess! Nyt olet C-guru! Tai et ehkä ihan, mutta tiedät joka tapauksessa niin paljon C-kielestä, että voit jatkaa eteenpäin. Jos olisin oikea opettaja, pitäisin tässä kohdassa kurssikokeen - mutta jääköön se väliin tällä kertaa.

Nyt voit jatkaa mihin suuntaan haluat. Maailma on mahdollisuuksia täynnä. Ja näiltäkin sivuilta löydät mahdollisuuksia vaikka muille jakaa. Ja niitä tulee koko ajan lisää. Tutki ja ohjelmoi! Äläkä epäröi kysyä. Onnea tutkimusmatkallesi! Kuka ties sinusta tulee uusi Bill Gates tai vaikka Jarkko Laine - hehheh :)

Huh! Sainpas sen tehtyä. Vajaa kaksi vuotta siihen meni (taukoineen), mutta nyt se on valmis... Jos löydät virheitä tai epätarkkuuksia, ota yhteyttä sähköpostilla (jarkko.laine@suomipelit.com) ja kerro minulle. Tai jos sinulla on toiveita siitä minkälaisia kursseja haluat jatkossa nähdä.