Multiplatformní konverze hry pro platformy ios a Android

Za´padoˇceska´ univerzita v Plzni Fakulta aplikovanyćh vˇed Katedra informatiky a vy´poˇcetn´ı techniky

Diplomov´ a pr´ ace Multiplatformn´ı konverze hry pro platformy iOS a Android

Plzeˇ n 2013

Josef Vlach

Podˇ ekov´ an´ı Chtˇel bych podˇekovat své maminˇe za podporu a péˇci, kterou mi bˇehem celého studia vˇenovala.

Prohl´ aˇ sen´ı Prohlaˇsuji, ˇze jsem diplomovou práci vypracoval samostatnˇe a v´ yhradnˇe s pouˇzit´ım citovan´ ych pramen˚ u. V Plzni dne 13. srpna 2013 Josef Vlach

Abstract Práce se zab´ yvá konverz´ı poˇc´ıtaˇcové hry Beruˇsky na mobiln´ı platformy iOS a Android. Prob´ırána je obecná moˇznost psan´ı multiplatformn´ıho kódu pomoc´ı dostupn´ ych knihoven a framework˚ u. Jsou zde popsány moˇznosti bˇehu C/C++ kódu na obou platformách. V realizaˇcn´ı ˇca´sti práce je probrána moˇznost sd´ılen´ı zdrojového kódu pro obˇe platformy a jsou zde probrány problémy spojené s implementac´ı hry pro mobiln´ı zaˇr´ızen´ı.

Obsah ´ 1 Uvod

1

2 Teoretick´ aˇ c´ ast 2.1 Pˇredstaven´ı hry Beruˇsky . . . . . . . . . . . 2.2 Pˇredstaven´ı mobiln´ıch platforem . . . . . . . 2.2.1 iOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.2 Android . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Reˇserˇse multiplatformn´ıch framework˚ u . . . 2.3.1 HTML5/CSS hern´ı frameworky . . . 2.3.2 Adobe AIR (Flash) hern´ı frameworky 2.3.3 C/C++ hern´ı frameworky . . . . . . 2.3.4 Ostatn´ı frameworky . . . . . . . . . . 2.3.5 Vyhodnocen´ı reˇserˇse . . . . . . . . . 3 Popis platforem Android a iOS 3.1 Popis architektury Androidu . . . . . . 3.1.1 Volán´ı nativn´ıho kódu z Javy . 3.1.2 Volán´ı Javy z nativn´ıho kódu . 3.1.3 Tvoˇren´ı názv˚ u metod a signatur 3.2 Popis architektury iOS . . . . . . . . . 3.2.1 Architektura iOS . . . . . . . . 3.3 Zhodnocen´ı platforem . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . metod . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . .

4 Realizaˇ cn´ı ˇ c´ ast 4.1 V´ yvojové prostˇred´ı pro Android . . . . . . . . . 4.2 V´ yvojové prostˇred´ı pro iOS . . . . . . . . . . . 4.3 Struktura projektu pro dvˇe platformy/dvˇe IDE 4.3.1 Struktura Android projektu . . . . . . . 4.3.2 Struktura iOS projektu . . . . . . . . . . 4.4 Portace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.1 Zmˇeny SDL 2.0 oproti SDL 1.2 . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

2 . 2 . 4 . 4 . 6 . 8 . 8 . 9 . 12 . 20 . 20

. . . . . . .

. . . . . . .

22 22 25 31 34 36 36 39

. . . . . . .

40 40 43 43 44 45 45 46

. . . . . . .

OBSAH

OBSAH 4.4.2 4.4.3

Uzp˚ usoben´ı dotykovému ovládán´ı . . . . . . . . . . . . 51 Zmˇena z obrazovky na mal´ y displej . . . . . . . . . . . 57

5 Z´ avˇ er

60

A Seznam pouˇ zit´ ych zkratek

61

B Instalaˇ cn´ı pˇ r´ıruˇ cka

62

C Obsah pˇ riloˇ zen´ eho CD

63

5

´ 1 Uvod C´ılem této práce je portace logické hry Beruˇsky, napsané p˚ uvodnˇe pro operaˇcn´ı systém MS-DOS 5.x, na modern´ı mobiln´ı operaˇcn´ı systémy. Konkrétnˇe se jedná a portaci na mobiln´ı operaˇcn´ı systém iOS od spoleˇcnosti Apple Inc. a na mobiln´ı operaˇcn´ı systém Android od spoleˇcnosti Google Inc. C´ılem je udˇelat z p˚ uvodn´ı DOSové hry modern´ı multiplatformn´ı hru a pˇribl´ıˇzit ji ˇsirokému publiku v podobˇe odpov´ıdaj´ıc´ı modern´ım trend˚ um. Práce byla zadána spoleˇcnost´ı Red Hat, Inc. ve spolupráci s p˚ uvodn´ım autorem hry. Na zaˇca´tku práce si podrobnˇe pˇredstav´ıme hru Beruˇsky a poté si krátce pop´ıˇseme oba dva mobiln´ı operaˇcn´ı systémy, pro které portaci hry Beruˇsky provedeme. Poté se v sekci Reˇserˇse multiplatformn´ıch framework˚ u pod´ıváme na to, jaké technologie se pro psan´ı multiplatformn´ıch her nab´ızej´ı. Projdeme rozliˇsné technologie, od HTML pˇres Flash aˇz po jazyk C/C++. Po této sekci bude následovat podrobn´ y popis obou dvou platforem a moˇznost´ı, které pro bˇeh program˚ u napsan´ ych v jazyce C ˇci C++ nab´ızej´ı. V realizaˇcn´ı ˇcásti práce se podrobnˇeji pod´ıváme na v´ yvojová prostˇred´ı pro jednotlivé platformy a pop´ıˇseme si, jaké problémy multiplatformn´ı v´ yvoj pˇrináˇs´ı a jak je vyˇreˇsit. Závˇereˇcné kapitoly budou patˇrit popisu zmˇen ve hˇre Beruˇsky, které byly v rámci portace z klasického poˇc´ıtaˇce na mobiln´ı telefon nutné uˇcinit. Na závˇer zhodnot´ıme dosaˇzené v´ ysledky této práce.

1

2 Teoretická ˇcást 2.1

Pˇ redstaven´ı hry Beruˇ sky

Poˇc´ıtaˇcová hra Beruˇsky [16] je volnˇe ˇsiˇritelná logická hra, vydaná pod GNU Public licenc´ı. Hra Beruˇsky, ukázka viz obrázek 2.1, vycház´ı sv´ ymi principy z logické hern´ı klasiky Sokoban. Principem hry Sokoban je pˇrem´ıstit v hern´ım levelu krabice z jejich poˇcáteˇcn´ıho rozloˇzen´ı do urˇcen´ ych u ´loˇzn´ ych m´ıst. Hra Sokoban byla vytvoˇrena japonsk´ ym autorem jménem Hiroyuki Imabayashi v roce 1981 a následuj´ıc´ıho roku doˇslo k jej´ımu komerˇcn´ımu vydán´ı. Ukázka ze hry Sokoban viz obrázek 2.2. Ukázka je z verze hry z roku 1989 urˇcené pro hern´ı konzole Sega Mega Drive/Sega Genesis.

Obrázek 2.1: Ukázka ze hry Beruˇsky Hra je hrána na hern´ım poli sloˇzeném ze ˇctverc˚ u, z nichˇz kaˇzd´ y ˇctverec je podlaha, nebo stˇena. Nˇekteré ze ˇctverc˚ u podlahy jsou oznaˇceny jako u ´loˇziˇstˇe a nˇekteré obsahuj´ı krabice. 2

Teoretická ˇcást

Pˇredstaven´ı hry Beruˇsky

Obrázek 2.2: Ukázka ze hry Sokoban

Hráˇc se m˚ uˇze pohybovat pouze po jednotliv´ ych ˇctverc´ıch hern´ıho pole horizontálnˇe ˇci vertikálnˇe a to pouze na prázdná m´ısta podlahy (nikdy skrze stˇenu ˇci krabici). Hráˇc m˚ uˇze téˇz odtlaˇcit krabici na prázdn´ y ˇctverec podlahy za krabic´ı. Krabice nem˚ uˇze b´ yt tlaˇcena do dalˇs´ı krabice ˇci stˇeny a téˇz nem˚ uˇze b´ yt taˇzena. Hern´ı u ´roveˇ n je vyˇreˇsena, kdyˇz jsou vˇsechny krabice uloˇzeny v u ´loˇziˇst´ıch. Sokoban byl studován v teorii sloˇzitosti a bylo dokázáno, ˇze ˇreˇsen´ı Sokobanov´ ych u ´rovn´ı je NP sloˇzit´ y problém. Dalˇs´ı studie dokonce ukázala, ˇze se jedná aˇz o PSPACE-´ upln´ y problém [24]. Hra Beruˇsky rozˇsiˇruje hern´ı princip Sokobanu o dalˇs´ı hern´ı mechanizmy a prvky, které si nyn´ı uvedeme: V´ ybuˇ snina zniˇc´ı krabici, na kterou je natlaˇcena, K´ amen nelze odtlaˇcit, ale lze ho zniˇcit krumpáˇcem, Krump´ aˇ c lze sebrat a následnˇe pouˇz´ıt na rozbit´ı kamene, Barevn´ y kl´ıˇ c potˇrebn´ y pro otevˇren´ı barevné brány. Pouze beruˇska shodné barvy jej m˚ uˇze sebrat,

3


Pˇredstaven´ı mobiln´ıch platforem

Barevn´ e dveˇ re lze je otevˇr´ıt pouze za pouˇzit´ı odpov´ıdaj´ıc´ıho barevného kl´ıˇce, Barevn´ a br´ ana brána, kterou m˚ uˇze proj´ıt pouze beruˇska s odpov´ıdaj´ıc´ı barvou, Br´ ana pro jedno pouˇ zit´ı brána, kterou lze proj´ıt pouze jednou. Vedle tˇechto prvk˚ u je hlavn´ı designovou zmˇenou hry Beruˇsky rozˇs´ıˇren´ı hry o kooperativn´ı prvek, pˇri kterém hráˇc ovládá aˇz pˇet rozliˇsn´ ych beruˇsek (beruˇska je hratelná postava) a jednotlivé beruˇsky si musej´ı vzájemnˇe pomáhat ku ´spˇeˇsnému vyˇreˇsen´ı jednotliv´ ych hern´ıch u ´rovn´ı. Dalˇs´ı konceptuáln´ı odliˇsnost od p˚ uvodn´ıho Sokobanu je nutnost sebrán´ı pˇeti kl´ıˇc˚ u, které odemykaj´ı dveˇre od domeˇcku, ke kterému se mus´ı alespoˇ n jedna z beruˇsek dostat, coˇz samo o sobˇe m˚ uˇze b´ yt veliká v´ yzva. Nen´ı tud´ıˇz nutno umist’ovat jednotlivé krabice do u ´loˇzn´ ych m´ıst. Hra byla vyvinuta ˇcesk´ ym nezávisl´ ym hern´ım t´ ymem Anakreon [7] pod veden´ım Martina Stránského. Hra byla p˚ uvodnˇe vydána pro MS DOS 5.x, ale pro sv˚ uj u ´spˇech byla pozdˇeji pˇredˇelána na dalˇs´ı operaˇcn´ı systémy a nyn´ı Beruˇsky bˇeˇz´ı na operaˇcn´ım systému Linux i Windows. Pro grafické pozad´ı je vyuˇzito multimediáln´ı knihovny SDL. Hra obsahuje 120 hern´ıch u ´rovn´ı.

2.2

Pˇ redstaven´ı mobiln´ıch platforem

Pro naplnˇen´ı pˇredmˇetu této práci si nyn´ı pˇredstav´ıme obˇe dvˇe mobiln´ı platformy, na které hru Beruˇsky pˇrevedeme. Pov´ıme si nˇeco o základn´ıch rysech a historii.

2.2.1

iOS

Operaˇcn´ı systém iOS dˇr´ıve iPhone OS, viz obr. 2.3, je operaˇcn´ı systém urˇcen´ y pro mobiln´ı zaˇr´ızen´ı, kter´ y byl a neustále je vyv´ıjen´ y a distribuovan´ y spoleˇcnost´ı Apple Inc. Jeho prvotn´ı pˇredstaven´ı se odehrálo v roce 2007 spoleˇcnˇe s mobiln´ım telefonem iPhone. Postupnˇe byl systém iOS rozˇs´ıˇren na ostatn´ı Apple zaˇr´ızen´ı, jako iPod Touch (záˇr´ı 2007), iPad (leden 2010) a druhou generaci Apple TV (záˇr´ı 2010). V pr˚ ubˇehu tˇechto let se zároveˇ n s uvádˇen´ım 4



dalˇs´ıch zaˇr´ızen´ı, na kter´ ych iOS bˇeˇzel, ˇci nov´ ych verz´ı stávaj´ıc´ıch zaˇr´ızen´ı, vyv´ıjela i verze samotného systému iOS. Prvn´ı verz´ı byla verze 1.0, která se objevila souˇcasnˇe s uveden´ım prvn´ıho mobiln´ıho telefonu iPhone. Tato verze proˇsla postupnˇe nˇekolika updaty, z nichˇz posledn´ı nesl oznaˇcen´ı 1.1.5. Postupnˇe v pr˚ ubˇehu let následovali verze 2.x, 3.x, 4.x, 5.x a 6.x. V dobˇe psan´ı této práce je aktuáln´ı verze operaˇcn´ıho systému iOS verze s oznaˇcen´ım 6.1.3. V ˇcervnu 2013 byla oznámena verze iOS 7.0, která se objev´ı na podzim roku 2013 [44].

Obrázek 2.3: Ukázka operaˇcn´ıho systému iOS Na rozd´ıl od systému Windows Phone od spoleˇcnosti Microsoft ˇci Android od spoleˇcnosti Google nenab´ız´ı Apple systém iOS ostatn´ım v´ yrobc˚ um hardwaru a jedná se tedy o uzavˇrenou platformu, která se i pˇresto tˇeˇs´ı ve svˇetˇe velké oblibˇe. 5



Uˇzivatelské rozhran´ı operaˇcn´ıho systému iOS je zaloˇzeno na konceptu pˇr´ımé manipulace za pouˇzit´ı multidotykov´ ych gest. Prvky uˇzivatelského rozhran´ı tvoˇr´ı posuvn´ıky, pˇrep´ınaˇce a tlaˇc´ıtka. Interakce s operaˇcn´ım systémem prob´ıhá pomoc´ı gest jako swipe (táhnut´ı prstem), tap (poklepán´ı prstem), pinch (pˇribl´ıˇzen´ı dvou prst˚ u), ˇci reverse pinch (oddálen´ı dvou prst˚ u), které maj´ı speciáln´ı v´ yznam v závislosti na kontextu operaˇcn´ıho systému a jeho multidotykového rozhran´ı. iOS je mobiln´ı verz´ı operaˇcn´ıho systému OS X známého z osobn´ıch poˇc´ıtaˇc˚ u Apple. Z d˚ uvodu uzavˇrenosti platformy a d´ıky tomu, ˇze spoleˇcnost Apple vyv´ıj´ı pro své telefony (a ostatn´ı zaˇr´ızen´ı, které jsou pohánˇeny systémem iOS) i vlastn´ı hardware, dokáˇze spoleˇcnost Apple maximálnˇe vyladit a optimalizovat spolupráci mezi t´ımto hardwarem a softwarem a t´ım nab´ıdnout uˇzivatel˚ um nejv´ıce optimalizovan´ y operaˇcn´ı systém na trhu. K tomu napomáhá i vlastnictv´ı nˇekolika d˚ uleˇzit´ ych patent˚ u jako napˇr´ıklad znám´ y patent ˇc´ıslo 7,786,975 [8]. Pomoc´ı tohoto patentu je doc´ıleno plynulého ovládán´ı taˇzen´ım bodem kontaktu, zejména v situac´ıch, kdy se dostaneme na konec obsahu na obrazovce a dále jiˇz nen´ı co zobrazovat. V ten moment je moˇzné s obsahem dále táhnout, ale pouze do urˇcité u ´rovnˇe a ˇc´ım dále táhneme, t´ım máme vizuáln´ı pocit stále vˇetˇs´ıho tˇren´ı a taˇzen´ı dále je stále nároˇcnˇejˇs´ı a po puˇstˇen´ı bodu taˇzen´ı se obsah plynule zhoupne zpˇet, tak aby zaplnil celou plochu telefonu, jeˇz má k dispozici.

2.2.2

Android

Android (viz obr. 2.4) je operaˇcn´ı systém od spoleˇcnosti Google Inc., zaloˇzen´ y na operaˇcn´ım systému Linux. Android je primárnˇe zamˇeˇren na mobiln´ı zaˇr´ızen´ı vybavené dotykovou obrazovkou jako napˇr´ıklad chytré telefony nebo tablety. Android byl p˚ uvodnˇe vyvinut spoleˇcnost´ı Android Inc., jej´ımˇz hlavn´ım investorem byla spoleˇcnost Google. Pozdˇeji v roce 2005 doˇslo ke koupi spoleˇcnosti Android Inc. právˇe spoleˇcnost´ı Google. Operaˇcn´ı systém Android byl pˇredstaven v roce 2007 a zároveˇ n s jeho pˇredstaven´ım byla zaloˇzena aliance Open Handset Alliance [6]. Jedná se o konsorcium hardwarov´ ych, softwarov´ ych a telekomunikaˇcn´ıch spoleˇcnost´ı vˇenuj´ıc´ı se prosazován´ı otevˇren´ ych standard˚ u v oblasti mobiln´ıch zaˇr´ızen´ı. V dobˇe svého prvn´ıho uveden´ı se nacházel systém Android v beta verzi. Prvn´ı komerˇcn´ı verze se objevila v záˇr´ı 2008 a jednalo se o verzi 1.0. Od té doby doznal systém Android ˇrady vˇetˇs´ıch ˇci menˇs´ıch vylepˇsen´ı od zmˇeny

6



Obrázek 2.4: Ukázka operaˇcn´ıho systému Android

linuxového jádra z verze 2.6.x na verzi 3.0.x, pˇres r˚ uzná zrychlen´ı systému, pamˇet’ové optimalizace, aˇz po kompletn´ı pˇrepracován´ı uˇzivatelského ovládán´ı. V ˇcervenci 2013 byla pˇredstavena verze Androidu 4.3 s kódov´ ym oznaˇcen´ım Jelly Bean. Operaˇcn´ı systém Android je open source a je vydán pod Apache licenc´ı. To umoˇznuje, aby byl zdrojov´ y kód volnˇe upravován a distribuován v´ yrobci zaˇr´ızen´ı a zároveˇ n v pˇr´ıpadˇe proprietárn´ıch vylepˇsen´ı jednotliv´ ych v´ yrobc˚ u, nemuseli v´ yrobci tato vylepˇsen´ı vydávat zpátky open source komunitˇe a tud´ıˇz si kaˇzd´ y v´ yrobce m˚ uˇze chránit svoje know-how. V dobˇe svého pˇredstaven´ı nebyl Android vn´ımán jako váˇzná hrozba [11], v té dobˇe zabˇehnut´ ymi spoleˇcnostmi na mobiln´ım trhu jako Nokia, Microsoft ´ ˇci Apple. Uspˇech Androidu ale vˇsechny pˇrekvapil, coˇz na jedné stranˇe vedlo 7


Reˇserˇse multiplatformn´ıch framework˚ u

ku ´stupu ze slávy do té doby dominantn´ı Nokie a na druhé stranˇe ke spoustˇe patentov´ ych spor˚ u okolo Androidu, z nichˇz nejznámˇejˇs´ı je spor mezi Googlem a Oraclem ohlednˇe poruˇsen´ı autorsk´ ych práv Oraclu t´ ykaj´ıc´ıch se vyuˇzit´ı jazyka Java pro bˇeh uˇzivatelsk´ ych aplikac´ı [41].

2.3

Reˇ serˇ se multiplatformn´ıch framework˚ u

V pˇr´ıpadˇe v´ yvoje pro mobiln´ı platformy je nutné brát v potaz, proˇc zam´ yˇslenou aplikaci dˇeláme a co je naˇs´ım c´ılem. Pokud je naˇs´ım c´ılem oslovit pouze uˇzivatele jedné konkrétn´ı platformy, nemus´ıme se starat, jestli námi zvolen´ y framework, tj. sada knihoven a nástroj˚ u usnadˇ nuj´ıc´ıch v´ yvoj pro danou platformu, podporuje moˇznost v´ yslednou aplikaci pˇrevést i na jiné platformy. V opaˇcném pˇr´ıpadˇe, kdy zam´ yˇsl´ıme v´ yslednou aplikac´ı oslovit uˇzivatele v´ıce mobiln´ıch platforem, je dobré zvolit takov´ y framework, kter´ y nám v´ yvoj pro v´ıce platforem dovol´ı. Takov´ y framework naz´ yváme multiplatformn´ı framework. Kdybychom takov´ y framework nepouˇzili a chtˇeli bychom napsat multiplatformn´ı aplikaci, znamenalo by to napsat tuto aplikaci pro kaˇzdou platformu zvláˇst’, coˇz se s rostouc´ım poˇctem platforem stává ne´ unosn´ ym a v této situaci je vidˇet v´ yhoda multiplatformn´ıch framework˚ u. Pˇri v´ ybˇeru vhodného multiplatformn´ıho hern´ıho frameworku nab´ız´ı trh ˇsirokou ˇskálu moˇznost´ı. Dle kl´ıˇcov´ ych technologi´ı, které tyto frameworky vyuˇz´ıvaj´ı je lze rozdˇelit do tˇr´ı základn´ıch skupin: HTML5/CSS, Adobe AIR (Flash) a 2D/3D frameworky. V následuj´ıc´ı ˇcásti si pˇribl´ıˇz´ıme zástupce z kaˇzdé této skupiny.

2.3.1

HTML5/CSS hern´ı frameworky

Prvn´ı potencionáln´ı skupinu technologi´ı pro multiplatformn´ı v´ yvoj tvoˇr´ı webové technologie, kdy se vyuˇz´ıvá bˇehu aplikac´ı ve webovém prohl´ıˇzeˇci. Bˇehem ve webovém prohl´ıˇzeˇci nen´ı myˇsleno, ˇze by aplikace bˇeˇzela na nˇejakém webovém serveru a pˇristupovalo se k n´ı pˇres www stránky pomoc´ı webového prohl´ıˇzeˇce, jako napˇr´ıklad pomoc´ı prohl´ıˇzeˇce Chrome od Googlu, ˇci Safari od Applu. Aˇckoliv toto je taky jeden z moˇzn´ ych pˇr´ıstup˚ u, my máme na mysli aplikace, které pro sv˚ uj bˇeh vyuˇz´ıvaj´ı webov´ y prohl´ıˇzeˇc na svém pozad´ı a jejich instalace prob´ıhá klasick´ ym zp˚ usobem pˇres obchody s aplikacemi jednotliv´ ych platforem (App Store v pˇr´ıpadˇe iOS a Google Play v pˇr´ıpadˇe Androidu). 8



Sencha Touch Sencha Touch [43] je javascriptová UI knihovna navrˇzená speciálnˇe pro psan´ı mobiln´ıch aplikac´ı. Jej´ım typick´ ym pouˇzit´ım je psan´ı mobiln´ıch webov´ ych aplikac´ı, které maj´ı look and feel jako nativn´ı aplikace na podporovan´ ych zaˇr´ızen´ıch. Je zcela zaloˇzená na webov´ ych standardech jako HTML5, CSS3 a JavaScript. Zamˇeˇren´ım Sencha Touch knihovny je nab´ıdnut´ı v´ yvojáˇr˚ um rychlé a snadné vytvoˇren´ı HTML5 aplikac´ı, které funguj´ı na Androidech, iOS a BlackBerry zaˇr´ızen´ıch a poskytnout zkuˇsenost známou z nativn´ıch aplikac´ı uprostˇred webového prohl´ıˇzeˇce.

Apache Cordova Apache Cordova [15] je open source mobiln´ı v´ yvojov´ y framework umoˇzn ˇuj´ıc´ı vyuˇzit´ı standardn´ıch webov´ ych technologi´ı jako HTML5, CSS3 a JavaScript pro multiplatformn´ı v´ yvoj. Umoˇznuje tak vyhnout se nativn´ımu jazyku kaˇzdé mobiln´ı platformy. Zároveˇ n s t´ım ale nab´ız´ı moˇznost pˇr´ıstupu k sensor˚ um mobiln´ıch zaˇr´ızen´ı, jako napˇr´ıklad akcelerometr, kamera, kompas atd. pomoc´ı javascriptov´ ych API. Je moˇzná kombinace z r˚ uzn´ ymi UI frameworky jako napˇr´ıklad jQuery Mobile [25], Dojo Mobile [29] nebo Sencha Touch [43]. Apache Corodova je k dispozici pro tyto platformy: iOS, Android, Blackberry, Windows Phone, Palm WebOS, Bada a Symbian.

2.3.2

Adobe AIR (Flash) hern´ı frameworky

Dalˇs´ı moˇzn´ ym ˇreˇsen´ım multiplatformn´ıho v´ yvoje je technologie Adobe Integrated Runtime (Adobe AIR) [5] od spoleˇcnosti Adobe Systems Inc. Adobe AIR je bˇehové prostˇred´ı, pro které lze vyv´ıjet aplikace za pomoc´ı Adobe Flash, Apache Flex (dˇr´ıve Adobe Flex), HTML a Ajax. Aplikace napsaná pro Adobe AIR m˚ uˇze b´ yt nasazená jak na desktopové prostˇred´ı, tak na mobiln´ı zaˇr´ızen´ı. Z desktopov´ ych prostˇred´ı je podporováno Windows (XP a novˇejˇs´ı) a OS X. Oficiáln´ı podpora pro Linux byla ukonˇcena v ˇcervnu roku 2011. Mezi podporované mobiln´ı operaˇcn´ı systému patˇr´ı Android (od verze 2.3), Apple iOS (od verze 4.3) a BlackBerry Tablet OS. Programovac´ım jazykem prostˇred´ı Adobe AIR je ActionScript, coˇz je dialekt ECMAScriptu.

9



starling.events.EventDispatcher

starling.display.DisplayObject

starling.display.DisplayObjectContainer

starling.display.Quad

starling.display.Image

starling.display.Button

starling.display.Sprite

starling.display.Stage

starling.text.TextField

starling.display.MovieClip

Obrázek 2.5: Hierarchie tˇr´ıd zobrazovac´ıch objekt˚ u

Starling Starling [42] je open source hern´ı engine vyuˇz´ıvaj´ıc´ı Adobe AIR. Jak bylo ˇreˇceno v pˇredchoz´ım odstavci, Adobe AIR vyuˇz´ıvá Adobe Flash a fundamentáln´ı souˇca´st´ı Adobe Flashe je tzv. display tree architecture viz obrázek 2.5. Ta popisuje jak a kam kreslit objekty na obrazovku. Starling byl inspirován touto architekturou do té u ´rovnˇe, ˇze mnoho tˇr´ıd a funkc´ı maj´ı stejná jména jako jejich origináln´ı Flashové ekvivalenty. Koˇrenová tˇr´ıda vˇseho co lze zobrazit na obrazovku je DisplayObject. Jedná se o abstraktn´ı tˇr´ıdu, takˇze od n´ı nelze vytvoˇrit instanci. Ale poskytuje metody a vlastnosti, které kaˇzd´ y zobrazovac´ı objekt sd´ıl´ı, viz následuj´ıc´ı v´ yˇcet: • position (x, y) • size (width, height) • scale factor (scaleX, scaleY) • rotation • opacity (alpha) Pod´ıváme-li se bl´ıˇze na konkrétn´ı tˇr´ıdy dˇed´ıc´ı z DisplayObject, vid´ıme nˇekolik tˇr´ıd, jeˇz m˚ uˇzou b´ yt pouˇzity, tak jak jsou: Quad, Image, TextField, Button ˇci MovieClip. Je pomˇernˇe zˇrejmé co s kaˇzdou tˇr´ıdou m˚ uˇzeme doc´ılit. 10



Dalˇs´ı abstraktn´ı tˇr´ıdou je DisplayObjectContainer, která slouˇz´ı jako kontejner pro dalˇs´ı objekty, které chceme zobrazit. Dovoluje organizovat zobrazované objekty do logického systému - tzv. display tree, kde pomoc´ı jednoduˇsˇs´ıch objekt˚ u m˚ uˇzeme skládat objekty sloˇzitˇejˇs´ı. Programovac´ım jazykem knihovny Starling je ActionScript 3.

Citrus Citrus [19] je multiplatformn´ı hern´ı engine akcelerovan´ y pomoc´ı GPU coˇz zajiˇstuje Stage3D [3] technologie od firmy Adobe. Pro zobrazen´ı 2D grafiky se vyuˇz´ıvá knihovna Starling (pˇredstavená v pˇredeˇslé sekci). Pro zobrazen´ı 3D grafiky je vyuˇz´ıvá engine Away3d [18].

Obrázek 2.6: Architektura Citrus Enginu [19] Vedle 2D ˇci 3D grafiky nab´ız´ı tento engine i podporu fyziky, kde si lze vybrat z nˇekolika fyzikáln´ıch knihoven: Box2D [13], Nape [20], AwayPhysics [33] a jednoduch´ y detektor koliz´ı. Dalˇs´ımi z podporovan´ ych nástroj˚ u pro jednoduˇsˇs´ı v´ yvoj her jsou editory level˚ u: Tiled Map Editor [17] a Generic LEvel EDitor 2D [2]. 11


2.3.3


C/C++ hern´ı frameworky

Dalˇs´ım a pravdˇepodobnˇe nejrozˇs´ıˇrenˇejˇs´ım ˇreˇsen´ım multiplatformn´ıho v´ yvoje pro mobiln´ı systémy je vyuˇzit´ı C/C++ framework˚ u. Tyto frameworky vˇetˇsinou nab´ızej´ı moˇznost v´ yvoje 2D a 3D grafiky pomoc´ı OpenGL ES rozhran´ı.

OpenGL ES OpenGL for Embedded Systems (OpenGL ES) [21] je podmnoˇzinou OpenGL 3D grafického aplikaˇcn´ıho programového rozhran´ı navrˇzeného pro vestavˇené systémy jako napˇr´ıklad mobiln´ı telefony, PDA zaˇr´ızen´ı ˇci kapesn´ı hern´ı konzole (napˇr. Nintendo 3DS). V souˇcasné dobˇe existuje nˇekolik verz´ı OpenGL specifikace. OpenGL ES 1.0 je vztaˇzeno k OpenGL 1.3, OpenGL ES 1.1 je odvozeno od OpenGL 1.5 specifikace a OpenGL ES 2.0 je odvozeno od OpenGL 2.0 specifikace. To znamená, ˇze napˇr´ıklad aplikace napsaná pro OpenGL ES 1.0 by mˇela b´ yt jednoduˇse portovatelná do desktopového OpenGL 1.3, jelikoˇz OpenGL ES je zredukovaná verze tohoto API. Opak m˚ uˇze a nemus´ı b´ yt pravda, záleˇz´ı na pouˇzit´ı jednotliv´ ych vlastnost´ı.

Cocos2D Python Cocos2D je 2D open source hern´ı framework. P˚ uvodn´ı Cocos2D framework je napsán v Pythonu, ale byl portován do dalˇs´ıch jazyk˚ u a na dalˇs´ı platformy. Cocos2D (Python) umoˇznuje psát hry pro platformy Mac, Windows a Linux a na tˇechto tˇrech platformách lze také hry vyv´ıjet. Svou jednoduchost´ı pouˇzit´ı, t´ım jak jednoduˇse lze vytváˇren animace, pˇrechody, jednoduchou prac´ı se sprity, podporuj´ıc´ı operace jako move, rotate, scale, sequence, spawn atd., si tento framework z´ıskal velkou popularitu a doˇckal se mnoha port˚ u na jiné platformy.

Cocos2D iPhone V˚ ubec nejznámˇejˇs´ım a nej´ uspˇeˇsnˇejˇs´ım portem je Cocos2d iPhone. Název sám jiˇz napov´ıdá, ˇze jde o port na platformu iOS a kromˇe této platformy lze pomoc´ı tohoto portu hry publikovat jeˇstˇe pro Mac. Cocos2D iPhone se doˇckal 12



takové popularity, ˇze se dnes v podstatˇe stal synonymem pro pojem Cocos2D. Pokud se tedy nˇekde mluv´ı o Cocos2D, maj´ı lidi vˇetˇsinou na mysli Cocos2D iPhone, nikoliv p˚ uvodn´ı pythonovsk´ y Cocos2D. Rozd´ıl mezi pythonovsk´ ym Cocos2D a Cocos2D iPhone je zejména v tom, ˇze Cocos2D iPhone je kompletnˇe napsan´ y v programovac´ım jazyce ObjectiveC a lze v nˇem vyv´ıjet pouze v prostˇred´ı operaˇcn´ıho systému Mac OS. Cocos2D iPhone má kolem sebe jak rozsáhlou komunitu uˇzivatel˚ u, tak i v´ yvojáˇr˚ u a bylo v nˇem naprogramovánu mnoho u ´spˇeˇsn´ ych titul˚ u jako napˇr´ıklad u ´spˇeˇsná hra Badland [10]. Cocos2D je hern´ı API, které vyuˇz´ıvá OpenGL ES, je snadno rozˇsiˇrovatelné a jednoduˇse integrovatelné s knihovnami tˇret´ıch stran. Nab´ız´ı téˇz snadnou integraci s fyzikáln´ımi knihovnami Chipmunk ˇci Box2D. Pˇri ˇreˇsen´ı naˇseho problému je nezbytná vedle iOS téˇz podpora platformy Android. Jiˇz z názvu tohoto portu Cocos2D frameworku je patrné, ˇze to s Platformou Android nebude v˚ ubec jednoduché. A to se také ukazuje v praxi. Cocos2D portován´ı na Android nepodporuje. Existuje sice sluˇzba Apportable [9], pomoc´ı které lze aplikace napsané v Cocos2D iPhone pˇrevést na platformu Android, ale jedná se o komerˇcn´ı sluˇzbu a ta jako taková nen´ı zadarmo. Naˇstˇest´ı popularita Cocos2D iPhone vzrostla natolik, ˇze se objevili dalˇs´ı porty Cocos2D zaloˇzené právˇe na Cocos2D iPhone.

Cocos2D-x Cocos2D-x je open source multiplatformn´ı 2D hern´ı framework, kter´ y vycház´ı z Cocos2D iPhone. Podporované platformy tohoto frameworku jsou: iOS stabiln´ı, otestovan´ y na iOS 5.x ∼ 6.x SDK. Android stabiln´ı, otestovan´ y na 2.0 ∼ 4.x, ndk r5 ∼ r8 Windows Phone 8 a Win8 Metro stabiln´ı Bada dále nepodporováno od cocos2d-x v2.0 BlackBerry stabiln´ı, podporuje Playbook a BB10 Marmalade stabiln´ı od cocos2d-x v0.11.0 Windows stabiln´ı, otestováno na WinXP/Vista/Win7 13



Linux podporován, ale obˇcas nestabiln´ı Hlavn´ım programovac´ım jazykem Cocos2D-x je jazyk C++. Vedle jazyka C++ ale nab´ız´ı téˇz binding pro jazyky Lua a Javascript a d´ıky tomu lze hry snadno psát i pro c´ılovou platformu HTML5. Na následuj´ıc´ım obrázku 2.7 je zobrazena rodina Cocos2D framework˚ u (pouze ty nejznámˇejˇs´ı vˇetve).

Obrázek 2.7: Vztahy mezi Cocos2d frameworky Frameworky zobrazené modˇre (Cocos2d-iPhone, Cocos2d-x, Cocos2d-HTML5, a Cocos Builder [14]) vzájemnˇe spolupracuj´ı v tom smyslu, ˇze nové verze tˇechto framework˚ u vycházej´ı koordinovanˇe s frekvenc´ı cca 4 releas˚ u do roka.

Marmalade Marmalade SDK [39] je multiplatformn´ı framework od firmy Ideaworks3D Limited. Marmalade SDK byl dˇr´ıve znám pod názvem Airplay SDK, ale 14



v ˇcervenu 2011 spoleˇcnˇe s vydán´ım verze 5.0.0. doˇslo k pˇrejmenován´ı na Marmalade SDK. SDK bylo nejdˇr´ıve vyuˇz´ıváno a vyv´ıjeno pro intern´ı v´ yvoj video her ve spoleˇcnosti Ideaworks3D, ale pozdˇeji se zmˇenilo na samostatn´ y produkt. Základn´ı myˇslenkou Marmalade SDK je napiˇs jednou, spust’ vˇsude, tak aby jeden kód mohl b´ yt zkompilován a spuˇstˇen na vˇsech podporovan´ ych platformách, m´ısto toho, aby bylo nutné pro kaˇzdou platformu psát program v jiném jazyce za pouˇzit´ı rozliˇsn´ ych API. Tohoto je doc´ıleno poskytnut´ım C/C++ API, které slouˇz´ı jako abstraktn´ı vrstva pro kl´ıˇcové API jednotliv´ ych platforem. V u ńoru 2013 byl vydán RAD nástroj Marmalade Quick. Jedná se o nástroj pro rychl´ y a flexibiln´ı v´ yvoj 2D her a aplikac´ı. Je zaloˇzen na nejlepˇs´ıch open source komponentách jako napˇr´ıklad Cocos2D-x ˇci fyzikáln´ım enginu Box2D. Jako programovac´ı jazyk je pouˇzit scriptovac´ı jazyk Lua [28]. Pomoc´ı Marmalade frameworku bylo naprogramováno spoustu u ´spˇeˇsn´ ych her, mezi nimiˇz je i jedna z nej´ uspˇeˇsnˇejˇs´ıch her na mobiln´ı platformy hra Cut the Rope [37]. Nev´ yhodou tohoto frameworku je nutnost poˇr´ızen´ı licence. Podporované platformy jsou: iOS Vˇsechny licence Android Vˇsechny licence BlackBerry PlayBook Indie licence a vyˇsˇs´ı LG Smart TV Profesionál licence a licencovan´ı LG v´ yvojáˇri Mac OS X Plus licence a vyˇsˇs´ı Windows Plus licence a vyˇsˇs´ı Windows Phone 8 Indie licence a vyˇsˇs´ı

Corona SDK Corona SDK [38] multiplatformn´ı framework pro v´ yvoj aplikac´ı pro mobiln´ı platformy iOS, Android, Amazon Kindle Fire a Barnes & Noble NOOK. 15



Corona SDK vyuˇz´ıvá programovac´ı/skriptovac´ı jazyk Lua jako vrstvu abstrakce nad C++/OpenGL ˇca´st´ı knihovny. V dubnu 2013 byla uvolnˇena verze Corona SDK Free, pomoc´ı které lze programovat a následnˇe publikovat hry zcela zdarma. Zpoplatnˇeny z˚ ustaly speciáln´ı funkce jako pˇr´ıstup k InApp nákup˚ um apod. Corona SDK podporuje rozliˇsné nástroje tˇret´ıch stran pro jeˇstˇe rychlejˇs´ı a komfortnˇejˇs´ı v´ yvoj aplikac´ı. Mezi tˇemito nástroji jsou napˇr´ıklad: Lua Glider je IDE pro jazyk Lua obsahuj´ıc´ı vˇse co programátor od modern´ıho IDE oˇcekává vˇcetnˇe debuggeru. Corona Complete je vizuáln´ı debugger, editor kódu a projektov´ y manaˇzer. Nab´ız´ı chytr´ y autocomplete, konzolov´ y v´ ystup, management soubor˚ u, error a breakpoint management. SpriteHelper je aplikace pro MAC OS pomáhaj´ıc´ı s tvorbou textur, animac´ı a fyzikáln´ıho modelu. LevelHelper je editor u ´rovn´ı pro MAC OS, kter´ y lze snadno pouˇz´ıvat dohromady se SpriteHelper. Particle Candy je ˇca´sticov´ y editor pro tvorbu speciáln´ıch efekt˚ u. PhysicsEditor usnadˇ nuje v´ yvojáˇri vytváˇret a editovat fyzikáln´ı tvary hern´ıch entit. V základn´ı neplacené verzi nab´ız´ı Corona SDK vynikaj´ıc´ı moˇznosti pro v´ yvoj na mobiln´ı zaˇr´ızen´ı a obzvláˇstˇe pokud chceme program c´ılit nejenom na nejrozˇs´ıˇrenˇejˇs´ı platformy iOS a Android, ale také na stále populárnˇejˇs´ı ˇcteˇcky knih, je Corona SDK ideáln´ı volbou.

Unity Unity (téˇz známé pod názvem Unity3D) je multiplatformn´ı hern´ı engine obsahuj´ıc´ı své vlastn´ı IDE, viz obrázek 2.8, vyvinuté spoleˇcnost´ı Unity Technologies. Unity lze vyuˇz´ıt jak pro v´ yvoj webov´ ych, desktopov´ ych a konzolov´ ych her, tak pro v´ yvoj her na mobiln´ı platformy. Posledn´ı verze Unity 4.2, která byla vydána v ˇcervenci 2013, podporuje konkrétnˇe tyto platformy: iOS, Android, Windows, Blackberry 10, MAC OS X, Linux, webové prohl´ıˇzeˇce, Flash, PlayStation 3, Xbox 360, Windows Phone 8 a Wii U. 16



Prvn´ı verze Unity byla pˇredstavena v roce 2005 na Apple Worldwide Developers Conference (WWDC). V té dobˇe engine Unity podporoval pouze platformu MAC OS X, ale doˇckal se velké podpory od v´ yvojáˇr˚ u, takˇze se postupnˇe rozˇs´ıˇril i na dalˇs´ı platformy. Unity 3 bylo pˇredstavené v roce 2010 se zamˇeˇren´ım na poskytnut´ı v´ yvojáˇr˚ um nástroje odpov´ıdaj´ıc´ı tomu, co maj´ı k dispozici velké hern´ı studia. T´ım si z´ıskalo jeˇstˇe vˇetˇs´ı pozornost a nejen od mal´ ych studi´ı, ale také od velk´ ych v´ yvojáˇrsk´ ych dom˚ u. Hern´ı engine Unity je k dispozici ke staˇzen´ı ve dvou rozliˇsn´ ych verz´ıch: Unity a Unity Pro. Jakou verzi Unity si poˇr´ıdit závis´ı na tom, na kterou platformu chtˇej´ı v´ yvojáˇri svoj´ı hru c´ılit. Platformy jako PlayStation 3, Xbox 360 jsou k dispozici pouze s Unity Pro a do nedávné doby byla tato verze jediná moˇznost jak vyv´ıjet pro platformy iOS a Android. Dne 21. kvˇetna 2013 ale pˇriˇsla zmˇena a od této chv´ıle je základn´ı verze Unity k dispozici zdarma i pro mobiln´ı platformy iOS a Android [46]. Unity vyuˇz´ıvá pro sv˚ uj grafick´ y engine Direct3D (Windows, XBOX 360), OpenGL (Mac, Windows, Linux, PS3), OpenGL ES (Android, iOS), a proprietárn´ı API (Wii). Unity podporuje souborové formáty model˚ u, textur a jin´ ych hern´ıch prvk˚ u z následuj´ıc´ıch grafick´ ych program˚ u a nástroj˚ u: 3ds Max, Maya, Softimage, Blender, modo, ZBrush, Cinema 4D, Cheetah3D, Adobe Photoshop, Adobe Fireworks a Allegorithmic Substance. Tyto hern´ı modely, textury atd. mohou b´ yt pˇridány do projektu a spravovány pomoc´ı grafického uˇzivatelského rozhran´ı systému Unity. Unity podporuje nativnˇe tˇri programovac´ı jazyky: C# je univerzáln´ı objektovˇe orientovan´ y programovac´ı jazyk vyvinut´ y spoleˇcnosti Microsoft. UnityScript jazyk speciálnˇe navrˇzen´ y pro pouˇzit´ı s Unity. Jedná se o jazyk po syntaktické stránce podobn´ y Javascriptu, ale sémanticky se jedná o zcela odliˇsn´ y jazyk. (V Unity komunitˇe jsou pojmy UnityScript a Javascript synonyma). Boo objektovˇe orientovan´ y, staticky typovan´ y jazyk z rodiny .NET se syntax´ı inspirovanou jazykem Python.

17



Obrázek 2.8: Ukázka Unity IDE

Unity téˇz nab´ız´ı podporu fyzikáln´ıho enginu PhysX od spoleˇcnosti Nvidia s podporou simulace ˇsat˚ u v reálném ˇcase. Pˇresto, ˇze je Unity 3D hern´ı framework, lze pomoc´ı nˇej vytváˇret i 2D hry. Jedn´ım z nej´ uspˇeˇsnˇejˇs´ıch pˇr´ıklad˚ u je hra Bad Piggies [34] od známého hern´ıho studia Rovio.

SDL SDL neboli Simple DirectMedia Layer [27] je open source multiplatformn´ı multimediáln´ı knihovna navrˇzená tak, aby poskytla n´ızko u ´rovˇ nov´ y programov´ y pˇr´ıstup k souborovému systému, vlákn˚ um, poˇc´ıtaˇcové s´ıti, k hardwarov´ ym periféri´ım jako je klávesnice, myˇs, joystick, CD-ROM, audio atd., dále

18



pˇr´ıstup k 3D hardwaru prostˇrednictv´ım OpenGL API a v neposledn´ı ˇradˇe pˇr´ıstup pˇr´ımo k 2D video framebufferu. SDL podporuje Mac OS X, Linux, Windows, FreeBSD, NetBSD, OpenBSD, BSD/OS, Solaris, iOS a Android. Zdrojov´ y kód obsahuje téˇz podporu pro dalˇs´ı operaˇcn´ı systémy (napˇr. AmigaOS, Dreamcast, Atari, AIX, OSF/Tru64, RISC OS, SymbianOS a OS/2), ale tyto nejsou oficiálnˇe podporovány a z dneˇsn´ıho pohledu uˇz se jedná pouze o raritu urˇcenou milovn´ık˚ um zaˇsl´ ych ˇcas˚ u. SDL je napsáno v jazyce C, ale pracuje nativnˇe s jazykem C++ a obsahuje binding pro spousty dalˇs´ıch jazyk˚ u, napˇr. Ada, C#, Eiffel, Erlang, Euphoria, Go, Guile, Haskell, Java, Lisp, Lua, ML, Objective-C, Pascal, Perl, PHP, Pike, Pliant, Python, Ruby a Smalltalk.

Obrázek 2.9: Architektura Simple DirectMedia Layer

SDL má ve svém názvu slovo “layer” (vrstva), protoˇze z technického hlediska se jedná o wrapper okolo specifick´ ych funkˇcnost´ı operaˇcn´ıch systém˚ u viz obrázek 2.9. Hlavn´ım u ´ˇcelem SDL knihovny je poskytnout spoleˇcn´ y pˇr´ıstup k tˇemto funkcionalitám.

19


2.3.4


Ostatn´ı frameworky

Vedle právˇe probran´ ych moˇznost´ı pro multiplatformn´ı mobiln´ı v´ yvoj hern´ıch aplikac´ı existuje jeˇstˇe celá ˇrada dalˇs´ıch, zde neprobran´ ych moˇznost´ı, z nichˇz se na jedné stranˇe jedná povˇetˇsinou o placené frameworky, ˇc´ımˇz se jejich pouˇzit´ı pro u ´ˇcely této práce stává nepraktické. Na druhou stranu se jedná o skupinu framework˚ u a knihoven které jsou sice zdarma, ale u kter´ ych by jejich osvojen´ı a nauˇcen´ı bylo velice obt´ıˇzné z d˚ uvodu jejich menˇs´ıho rozˇs´ıˇren´ı, nedostateˇcné dokumentace a dalˇs´ıch d˚ uvod˚ u postihuj´ıc´ı malé projekty. U spousty z tˇechto ostatn´ıch knihoven hroz´ı téˇz nebezpeˇc´ı, ˇze se dále nebudou rozˇsiˇrovat, nebot’ se povˇetˇsinou jedná o projekty, za kter´ ymi stoj´ı mal´ y poˇcet lid´ı (one man show projekty nejsou v´ yjimkou).

2.3.5

Vyhodnocen´ı reˇ serˇ se

Ukázali jsme, ˇze nab´ıdka framework˚ u pro multiplatformn´ı v´ yvoj pro mobiln´ı zaˇr´ızen´ı je ˇsiroká a kdyˇz se zamˇeˇr´ıme pouze na dvˇe hlavn´ı platformy iOS a Android, je nab´ıdka jeˇstˇe ˇsirˇs´ı, coˇz je zp˚ usobeno hlavnˇe procentuáln´ım zastoupen´ım obou platforem na mobiln´ım trhu, kde obˇe dvˇe platformy dohromady celému trh jasnˇe dominuj´ı [30]. Zodpovˇedˇet otázku, kterou technologii pro multiplatformn´ı v´ yvoj her zvolit nen´ı jednoduché. Je zapotˇreb´ı zváˇzit povahu hry, kterou plánujeme na mobiln´ı platformy pˇrinést, zdali se jedná o 3D hru nebo si vystaˇc´ıme s jednoduˇsˇs´ım 2D. Dalˇs´ı otázkou je, zdali bude potˇreba podpory fyzikáln´ıho enginu, ˇci charakter hry s takovou funkcionalitou nepoˇc´ıtá. Neménˇe d˚ uleˇzitou otázkou pˇred zaˇca´tkem projektu je zváˇzen´ı pˇr´ıpadného budouc´ıho rozvoje i na jiné platformy neˇzli iOS a Android. A v neposledn´ı ˇradˇe je zapotˇreb´ı vz´ıt do u ´vahy schopnosti a moˇznosti vˇsech ˇclen˚ u t´ ymu. Dalˇs´ı alternativou je zaˇc´ıt na zelené louce a napsat vlastn´ı framework, jeˇz bude pokr´ yvat vˇsechny potˇreby naˇseho projektu. Pro tuto alternativu je ale rozumné se rozhodnou jen po pˇredchoz´ıch zkuˇsenostech a se znalost´ı omezen´ı stávaj´ıc´ıch ˇreˇsen´ı. Z ekonomického hlediska je toto ˇreˇsen´ı nejménˇe v´ yhodné a je velice nepravdˇepodobné, ˇze by stávaj´ıc´ı frameworky nepokryli potˇreby naˇseho projektu alespoˇ n do urˇcité m´ıry. V naˇsem pˇr´ıpadˇe je ale tato moˇznost prvn´ı, kterou mus´ıme zavrhnout z d˚ uvodu nedostateˇcn´ ych znalost´ı probran´ ych framework˚ u, z nichˇz nˇekteré nab´ız´ı skuteˇcnˇe lákavé vlastnosti.

20



V naˇsem pˇr´ıpadˇe máme dané koncové platformy iOS a Android, takˇze m˚ uˇzeme vybrat jak´ ykoliv z pˇredstaven´ ych framework˚ u. Co se t´ yˇce fyziky, tak ˇza´dné fyzikáln´ı prvky hra Beruˇsky neobsahuje. Stále jsme, tud´ıˇz v situaci kdy m˚ uˇzeme zvolit libovoln´ y z framework˚ u. V naˇsem pˇr´ıpadˇe je ale velice d˚ uleˇzit´ ym faktorem to, ˇze se jedná o konverzi hry, jeˇz je napsaná v C++ pomoc´ı knihovny SDL. Verze knihovny SDL ve které jsou Beruˇsky naprogramovány je 1.2. Koˇreny této verze sahaj´ı aˇz do roku 2000, tedy do doby kdy pojem chytr´ y telefon nikomu nic neˇr´ıkal a tak nen´ı divu, ˇza ani v této verzi knihovny SDL jakákoliv podpora mobiln´ıch platforem scház´ı. To vˇsechno se zmˇenilo s pˇr´ıchodem SDL verze 2.0, jeˇz byla oznámena 14. ˇcervence 2012 [22]. Framework SDL 2.0 (p˚ uvodn´ı oznaˇcen´ı bylo SDL 1.3) je znaˇcné rozˇs´ıˇren´ı p˚ uvodn´ıho kódu SDL 1.2, které nen´ı s touto verz´ı zpˇetnˇe kompatibiln´ı. Framework SDL 2.0 je vydán pod zlib licenc´ı [47]. Z d˚ uvodu znaˇcné závislosti Beruˇsek na tomto frameworku (zejména v oblasti renderován´ı v´ ysledné scény) by volba jiného frameworku znamenala kompletn´ı pˇrepsán´ı celé hry Beruˇsky, takˇze by v´ ysledn´ y kód s t´ım p˚ uvodn´ım mˇel jen málo spoleˇcného. Z tohoto d˚ uvodu jsme se rozhodli pro ˇreˇsen´ı pov´ yˇsen´ım verze frameworku SDL z verze 1.2 na verzi 2.0 a vyˇreˇsit problémy s nekompatibiln´ım API, které se ve zdrojov´ ych kódech hry Beruˇsky objev´ı. Aˇckoliv oˇcekáváme, ˇze tˇechto nekompatibilit se objev´ı celá ˇrada, stále jejich oprava bude vyˇzadovat nepatrné mnoˇzstv´ı ˇcasu oproti mnoˇzstv´ı ˇcasu, co by si vyˇza´dalo kompletn´ımu pˇrepsán´ı zdrojov´ ych kód˚ u. Takto uˇsetˇren´ y ˇcas vˇenujeme pˇredˇelán´ı ovládán´ı a uˇzivatelského prostˇred´ı pro dotykové telefony.

21

3 Popis platforem Android a iOS 3.1

Popis architektury Androidu

Jak jiˇz bylo ˇreˇceno v kapitole 2.2.2, operaˇcn´ı systém Android je zaloˇzen na operaˇcn´ım systému Linux verze 2.6. S verz´ı Androidu 4.0 pˇriˇsla zmˇena i v této oblasti a Android v této verzi vycház´ı z verze Linuxu 3.x spolu s middleware knihovnami viz obrázek 3.1. Linuxové jádro slouˇz´ı jako abstrakce nad hardwarem, pro správu pamˇeti a dalˇs´ı n´ızko u ´rovˇ nové vˇeci a spoleˇcnˇe s middleware knihovnami je tato ˇca´st Androidu napsána v jazyce C. Aplikaˇcn´ı software naproti tomu bˇeˇz´ı za pomoc´ı aplikaˇcn´ıho frameworku, kter´ y je napsán v jazyce Java a t´ım pádem i primárn´ı programovac´ı jazyk pro aplikaˇcn´ı software pro Android je jazyk Java. Aplikaˇcn´ı framework poskytuje aplikac´ım sluˇzby jako napˇr´ıklad: Activity Manager stará se o ˇzivotn´ı cyklus aplikace. Content providers zapouzdˇruje data, která jsou sd´ılená (napˇr. seznam kontakt˚ u). Resource manager stará se o vˇsechny zdroje. Location manager poskytuje lokaci telefonu (pomoc´ı GPS, GSM, WiFi). Notification manager spravuje vˇsechny události, jako napˇr. pˇr´ıchod sms, sch˚ uzky atd. Bˇeh samotn´ ych Java aplikac´ı je zajiˇstˇen pomoc´ı virtuáln´ıho stroje Dalvik [45] obsahuj´ıc´ı just-in-time kompilátor. Na rozd´ıl od virtuáln´ıho stroje Javy, kter´ y vykonává program po jeho kompilaci do Java Byte Code pomoc´ı javac kompilátoru, Dalvik VM tento byte code nespouˇst´ı pˇr´ımo. Java Byte Code je nejprve pomoc´ı dex kompilátoru pˇreveden do Dalvik Byte Code (Dalvik Executable) a aˇz poté je tento Dalvik kód spuˇstˇen pomoc´ı Dalvik VM. Rozd´ıl viz obrázek 3.2. D˚ uvodem pro pˇreklad Java Byte Code do Dalvik Byte Code je zásadn´ı rozd´ıl mezi implementac´ı Java VM a Dalvik VM. Zat´ımco Java VM je stroj vyuˇz´ıvaj´ıc´ı zásobn´ıkovou architekturu, Dalvik VM je stroj vyuˇz´ıvaj´ıc´ı architekturu registr˚ u viz tabulka 3.1 [40], známou z rea´ln´ ych procesor˚ u. Dalvik je optimalizován pro systémy s n´ızkou nároˇcnost´ı 22

Popis platforem Android a iOS


Applications Home

Contacts

Phone

Browser

Other

Application Framework Activity Manager

Window Manager

Content Providers

View System

Package Manager

Telephony Manager

Resource Manager

Location Manager

Media Framework

SQLite

Notification Manager

Libraries Surface Manager OpenGL

FreeType

Android Runtime Core Libraries

WebKit

Dalvik VM SGL

SSL

libc

Display Driver

Camera Driver

Flash Driver

Binder (IPC) Driver

Keypad Driver

WiFi Driver

Audio Driver

Power Mgmt

Linux Kernel

Obrázek 3.1: Android architektura

23

Popis platforem Android a iOS Stack-based bytekód iload 1 iload 2 iadd istore 3

Popis architektury Androidu Register-based bytekód move r10, r1 move r11, r2 iadd r10, r10, r11 move r3, r10

Tabulka 3.1: Pˇreklad bytekódu

na pamˇet’. V´ yhodou architektury zaloˇzené na registrech je potˇreba menˇs´ıho poˇctu vykonan´ ych instrukc´ı v pr˚ ubˇehu v´ ypoˇctu algoritmu. Na druhou stranu zásobn´ıková architektura umoˇzn ˇuje menˇs´ı VM kód, takˇze v´ ysledn´ y byte kód je menˇs´ı.

Obrázek 3.2: Android a Java Pokud chceme v mobiln´ım zaˇr´ızen´ı s OS Android volat nativn´ı kód, mus´ıme udˇelat dvˇe vˇeci.

24



Zaprvé mus´ıme porozumˇet skuteˇcnosti, ˇze volán´ı nativn´ıho kódu nen´ı vhodné pro kaˇzdou aplikaci a stejnˇe tak to nemus´ı b´ yt vhodné ani pro nás. Volán´ı nativn´ıho kódu s sebou pˇrináˇs´ı zvˇetˇsen´ı komplexnosti aplikace a v´ ysledn´ y efekt a zrychlen´ı nemus´ı b´ yt témˇeˇr ˇzádn´ y. Volán´ı nativn´ıho kódu je vhodné zejména pˇri algoritmech, které vyˇzaduj´ı plné zat´ıˇzen´ı procesoru a jeˇz nealokuj´ı moc pamˇeti, napˇr. zpracován´ı signál˚ u, fyzikáln´ı simulace atd. Druhá vˇec, kterou mus´ıme udˇelat (v pˇr´ıpadˇe, ˇze jsme si to v bodu jedna nerozmysleli) je obalit naˇse volán´ı nativn´ı funkce JNI wrapperem. JNI (Java Native Interface) je programov´ y framework, kter´ y dovoluje Java kódu, jeˇz bˇeˇz´ı v JVM, volat nativn´ı kód (a b´ yt z nativn´ıho kódu volán). Dovoluje téˇz volat knihovny napsané v jiném jazyce, jako napˇr. v C/C++ ˇci assembleru. Jak vytváˇren´ı takového wrapperu prob´ıhá lze vidˇet na obrázku 3.3 a cel´ y proces si nyn´ı podrobnˇeji pop´ıˇseme.

3.1.1

Vol´ an´ı nativn´ıho k´ odu z Javy

Jedn´ım z ideáln´ıch kandidát˚ u pro volán´ı nativn´ı funkce je program pro v´ ypoˇcet n-tého prvku fibonacciho posloupnosti [36], jeˇz je definovaná rekurentn´ı rovnic´ı

Fn = Fn−1 + Fn−2 kde F1 = F2 = 1 a F0 = 0. Tedy slovnˇe ˇreˇceno kaˇzd´ y prvek posloupnosti je roven souˇctu pˇredchoz´ıch dvou prvk˚ u posloupnosti (poˇc´ınaje tˇret´ım prvkem posloupnosti). ˇ Reknˇ eme, ˇze chceme napsat program pro ukázku rychlosti bˇehu nativn´ıho kódu v porovnán´ı s java kódem na pˇr´ıkladu naivn´ıho rekurzivn´ıho algoritmu v´ ypoˇctu n-tého ˇclena fibonacciho posloupnosti. V javˇe nám pro to staˇc´ı jednoduchá metoda, která m˚ uˇze b´ yt definovaná napˇr´ıklad takto: public static int fibJ(int n) { if (n <= 0) return 0; if (n == 1) return 1; return fibJ(n - 1) + fibJ(n - 2); 25



Obrázek 3.3: Spuˇstˇen´ı JNI kódu

} Nyn´ı chceme v naˇsem programu porovnat dobu bˇehu této metody pro dané n s dobou bˇehu funkce v nativn´ım kódu pro to samé n. Proto mus´ıme, jak bylo ˇreˇceno v´ yˇse, obalit volán´ı nativn´ı funkce JNI wrapperem. Prvn´ı vˇec, kterou pro to mus´ıme udˇelat, je deklarovat signaturu metody v naˇsem java programu (bod 1 na obrázku 3.3). To m˚ uˇzeme udˇelat následovnˇe (pro vˇetˇs´ı srozumitelnost uvád´ıme kompletn´ı pˇrepis java tˇr´ıdy): package cz.vlach.berusky;

26



public class FibLib { public native static long fibN(long n); } Kl´ıˇcov´ ym prvkem je modifikátor native, kter´ y ˇr´ıká, ˇze se jedná o volán´ı nativn´ı funkce. Takto definovanou metodu m˚ uˇzeme z naˇseho java programu normálnˇe volat, jako by se jednalo o kteroukoliv jinou metodu a s v´ ysledkem naloˇzit jak si pˇrejeme. Rozd´ıl oproti jin´ ym metodám je v tom, ˇze vykonán´ı této metody zaˇr´ıd´ı JNI v nativn´ım kódu. Nyn´ı zkompilujeme tˇr´ıdu FibLib.java pomoc´ı javac kompilátoru do byte kódu javy (bod 2 na obrázku 3.3). Touto kompilac´ı dostaneme soubor FibLib.class (bod 3 na obrázku 3.3) v následuj´ıc´ı adresáˇrové struktuˇre. classes cz vlach berusky FibLib.class Nyn´ı ze souboru FibLib.class pomoc´ı pˇr´ıkazu javah vygenerujeme hlaviˇckov´ y soubor jazyka C. Program javah je standardn´ı souˇca´st´ı JDK. Vygenerován´ı hlaviˇckového souboru doc´ıl´ıme t´ımto pˇr´ıkazem (bod 4 na obrázku 3.3): [vlach@macos:classes]$ javah -jni cz.vlach.berusky.FibLib Pˇri vykonán´ı tohoto pˇr´ıkazu vygeneruje program javah v aktuáln´ım adresáˇri hlaviˇckov´ y soubor s názvem cz vlach berusky FibLib.h (bod 5 na obrázku 3.3), takˇze naˇse adresáˇrová struktura bude vypadat takto: classes cz vlach berusky FibLib.class cz_vlach_berusky_FibLib.h 27



Jméno hlaviˇckového souboru a jeho vnitˇrn´ı struktura jsou odvozeny ze jména tˇr´ıdy. V pˇr´ıpadˇe, ˇze tato tˇr´ıda je um´ıstˇena uvnitˇr bal´ıˇcku, jméno tohoto bal´ıˇcku je pˇridáno jak pˇred jméno tˇr´ıdy, tak pˇred jména struktur uvnitˇr souboru. Podtrˇz´ıtka ( ) jsou pouˇzita jako oddˇelovaˇce. Implicitnˇe vytváˇr´ı program javah hlaviˇckov´ y soubor pro kaˇzdou tˇr´ıdu jmenovanou na pˇr´ıkazové ˇrádce a vytváˇr´ı hlaviˇckové soubory v aktuáln´ım adresáˇri. V naˇsem pˇr´ıpadˇe je obsah hlaviˇckového souboru cz vlach berusky FibLib.h následuj´ıc´ı: /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */ #include <jni.h> /* Header for class cz_vlach_berusky_FibLib */ #ifndef _Included_cz_vlach_berusky_FibLib #define _Included_cz_vlach_berusky_FibLib #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif /* * Class: cz_vlach_berusky_FibLib * Method: fib * Signature: (J)J */ JNIEXPORT jlong JNICALL Java_cz_vlach_berusky_FibLib_fibN (JNIEnv *, jclass, jlong); #ifdef __cplusplus } #endif #endif Vedle includu hlaviˇckového souboru jni.h je z hlediska dalˇs´ı implementace nejd˚ uleˇzitˇejˇs´ı signatura metody Java_cz_vlach_berusky_FibLib_fib, kterou je nutné implementovat. Prvn´ı parametr metody datového typu JNIEnv je ukazatel na rozhran´ı JVM, jeˇz obsahuje vˇsechny funkce potˇrebné pro interakci s JVM a pro práci s java objekty. Druh´ y parametr, kter´ y je datového typu jclass, je objekt tˇr´ıdy obsahuj´ıc´ı naˇs´ı metodu. O objekt tˇr´ıdy se jedná 28

Popis platforem Android a iOS Nativn´ı datov´ y typ unsigned char signed char unsigned short short long long long int64 float double void


Datov´ y typ v Javˇe Popis jboolean 8 bit˚ u, bez znaménka jbyte 8 bit˚ u, se znaménkem jchar 16 bit˚ u, bez znaménka jshort 16 bit˚ u, se znaménkem jint 32 bit˚ u, se znaménkem jlong 64 bit˚ u, se znaménkem jfloat 32 bit˚ u jdouble 64 bit˚ u

Tabulka 3.2: Pˇredáván´ı dat

z toho d˚ uvodu, ˇze v javˇe jsme metodu fibN(long n) oznaˇcili modifikátorem static a tud´ıˇz se jedná o metodu tˇr´ıdy a nikoliv metodu instance. V pˇr´ıpadˇe, ˇze by metoda fibN(long n) nebyla statická tj. neobsahovala ve své deklaraci modifikátor static, vypadala by jej´ı signatura v hlaviˇckovém souboru takto: JNIEXPORT jlong JNICALL Java_cz_vlach_berusky_FibLib_fib (JNIEnv *, jobject, jlong); Tedy druh´ ym parametrem by nebyl datov´ y typ jclass, ale jednalo by se o datov´ y typ jobject. Datov´ y typ jobject by byl tomto pˇr´ıpadˇe objekt instance tˇr´ıdy FibLib. Posledn´ım parametrem (v obou uveden´ ych pˇr´ıpadech) je parametr datového typu jlong. Jedná se o JNI ekvivalent primitivn´ıho datového typu long. V naˇsem pˇr´ıpadˇe se jedná o jedin´ y parametr n metody fibN(long n). JNI poskytuje ekvivalenty pro vˇsechny primitivn´ı datové typy javy, a proto lze s primitivn´ımi datov´ ymi typy pracovat v nativn´ım kódu pˇr´ımo, viz tabulka 3.2. Objektové datové typy (tj. neprimitivn´ı datové typy) jsou pˇredávány jako ukazatele na vnitˇrn´ı datové struktury virtuáln´ıho stroje. Uspoˇrádán´ı tˇechto struktur, ale z˚ ustává nativn´ımu programu skryto. Jedin´ y zp˚ usob, jak s tˇemito daty smysluplnˇe manipulovat, je pomoc´ı metod, které rozhran´ı JNI poskytuje. Ty jsou pˇr´ıstupné pˇres ukazatel JNIEnv. V tomto momentˇe máme k dispozici hlaviˇckov´ y soubor se signaturou me29



tody v jazyce C, takˇze zb´ yvá pouze tuto metodu v jazyce C implementovat (bod 6 na obrázku 3.3). #include "cz_vlach_berusky_FibLib.h" jint fibN(jlong n) { if(n<=0) return 0; if(n==1) return 1; return fibN(n-1) + fibN(n-2); } JNIEXPORT jlong JNICALL Java_cz_vlach_berusky_FibLib_fibN (JNIEnv *env, jclass obj, jlong n) { return fibN(n); } Nyn´ı staˇc´ı tento zdrojov´ y soubor zkompilovat (bod 7 na obrázku 3.3) a vytvoˇrit dynamickou knihovnu (bod 8 na obrázku 3.3). S tˇemito kroky nám pom˚ uˇze NDK, obsahuj´ıc´ı odpov´ıdaj´ıc´ı toolchain s potˇrebn´ ymi nástroji. Z obrázku 3.3 to zcela nevypl´ yvá, ale kdyˇz z javy voláme nativn´ı kód, tak tento kód nevoláme pˇr´ımo, ale prostˇrednictv´ım Java VM. Veˇskeré volán´ı metod za nás udˇelá Java VM, my pouze v naˇsem programu ˇrekneme, ˇze chceme zavolat metodu s danou signaturou. Aby Java VM mohla zavolat poˇzadovanou funkci, potˇrebuje m´ıt k dispozici potˇrebnou dynamicky linkovanou knihovnu (tj. knihovnu s pˇr´ıponou .dll na Windows, .so na Unixu nebo .jnilib na Mac OS). Pro jej´ı nahrán´ı do naˇseho java programu vyuˇzijeme programov´ y blok static { ... }, jeˇz je zavolán na u ´plném poˇca´tku spouˇstˇen´ı naˇseho programu jeˇstˇe pˇred main metodou. Pro samotné nahrán´ı dynamické knihovny máme k dispozici nˇekolik moˇznost´ı. Mezi nejjednoduˇsˇs´ı zp˚ usoby nahrán´ı dynamické knihovny patˇr´ı vyuˇzit´ı metody System.loadLibrary(String libname). JVM se pokus´ı nalézt knihovnu jménem libname v adresáˇr´ıch obsaˇzen´ ych v systémové promˇenné java. library.path. Tuto promˇennou je moˇzné nastavit na pˇr´ıkazovém ˇrádku pomoc´ı volby -D. V pˇr´ıpadˇe, ˇze danou knihovnu JVM nenalezne, vyhod´ı v´ yjimku java.lang.UnsatisfiedLinkError. Dalˇs´ı z moˇznost´ı, jak nahrát dynamicky linkovanou knihovnu, je metoda System.load(String libname). Od metody System.loadLibrary(String 30



libname) se liˇs´ı v tom, ˇze nehledá knihovnu pomoc´ı systémové promˇenné java.library.path, ale parametr libname mus´ı b´ yt v tomto pˇr´ıpadˇe absolutn´ı cestou k souboru v patˇriˇcném souborovém systému. V pˇr´ıpadˇe chybné cesty bude vyhozena stejná v´ yjimka jako v pˇredchoz´ım pˇr´ıpadˇe. Obˇe dvˇe moˇznosti jsou de facto ekvivalenty k volán´ı metod Runtime. getRuntime().loadLibrary(libname) respektive Runtime.getRuntime(). load(libname). Naˇse tˇr´ıda FibLib bude v kompletn´ı podobˇe vypadat následovnˇe: package cz.vlach.berusky; public class FibLib { public native long fibN(long n); static { System.loadLibrary("cz_vlach_berusky_FibLib"); } } Nyn´ı m˚ uˇzeme pouˇz´ıt tˇr´ıdy FibLib a pomoc´ı jej´ı nativn´ı metody fibN a metody fibL uvedené na stranˇe 26, napsat jednoduch´ y program kter´ y zmˇeˇr´ı dobu bˇehu tˇechto dvou metod pro zadané n a porovnat rozd´ıl ve v´ ykonu. T´ımto jsme pokryli ale jen jednu ˇcást problému, konkrétnˇe volán´ı nativn´ı funkce z java programu. Co kdyˇz ale potˇrebujeme j´ıt opaˇcn´ ym smˇerem? Co kdyˇz chceme z nativn´ı funkce zavolat nˇejakou metodu v javˇe? Pˇredstavme si napˇr´ıklad teplotn´ı senzor, co sn´ımá venkovn´ı teplotu a pˇri jej´ı zmˇenˇe chceme poslat informaci o zmˇenˇe do java programu. Jak tohoto doc´ıl´ıme, se dozv´ıme v následuj´ıc´ı sekci.

3.1.2

Vol´ an´ı Javy z nativn´ıho k´ odu

Volán´ı Javy z nativn´ıho kódu doc´ıl´ıme opˇet pomoc´ı JNI (Java Native Interface) a jiˇz dˇr´ıve zm´ınˇeného datového typu JNIEnv. Z hlediska implementace se jedná o ukazatel na strukturu obsahuj´ıc´ı vˇsechny JNI ukazatele na posky31



tované funkce (tedy ukazatel na ukazatele), kter´ y je v hlaviˇckovém souboru jni.h definován takto: typedef const struct JNINativeInterface *JNIEnv; Kaˇzdá z funkc´ı obsaˇzená v JNINativeInterface je pˇr´ıstupná s pevn´ ym offsetem od poˇca´tku této struktury. Celkov´ y poˇcet funkc´ı se pohybuje kolem ´ 230 ve verzi JNI 1.6 [23]. Uˇcel tˇechto funkc´ı lze rozdˇelit do nˇekolika kategori´ı (pro vˇetˇs´ı srozumitelnost ponecháváme bez pˇrekladu): • Version Information • Class Operations • Exceptions • Global and Local References • Weak Global References • Object Operations • Accessing Fields of Objects • Calling Instance Methods • Accessing Static Fields • Calling Static Methods • String Operations • Array Operations • Registering Native Methods • Monitor Operations • NIO Support • Reflection Support • Java VM Interface

32



Konkrétn´ı názvy funkc´ı z uveden´ ych kategori´ı zde vypisovat nebudeme, ty nejzaj´ımavˇejˇs´ı pouˇzijeme v následuj´ıc´ım pˇr´ıkladu. Kaˇzdopádnˇe z názv˚ u kategori´ı funkc´ı je zˇrejmé, ˇze z naˇseho nativn´ıho programu m˚ uˇzeme, pomoc´ı poskytovan´ ym funkc´ım, celkem pohodlnˇe provádˇet s Java VM libovolné operace. Scénáˇr˚ u volán´ı javy z nativn´ıch jazyk˚ u C/C++ je nˇekolik, od moˇznosti inicializace JVM kompletnˇe z naˇseho nativn´ıho programu, aˇz po pouhé zpˇetné volán´ı javy z nativn´ı funkce, kterou jsme z javy pˇredt´ım zavolali. Vˇsechny scénáˇre zde rozeb´ırat nebudeme, pop´ıˇseme si pouze ten nejjednoduˇsˇs´ı scénáˇr volán´ı javy z nativn´ıho kódu a to je druh´ y uveden´ y scénáˇr - zpˇetné volán´ı javy z nativn´ı funkce, kterou jsme pˇredt´ım z javy zavolali. Pro pˇr´ıklad viz následuj´ıc´ı v´ ypis hlaviˇckového souboru a jeho implementace. /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */ #include <jni.h> /* Header for class Callbacks */ #ifndef _Included_Callbacks #define _Included_Callbacks #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif /* * Class: Callbacks * Method: nativeMethod * Signature: (I)V */ JNIEXPORT void JNICALL Java_Callbacks_nativeMethod (JNIEnv *, jobject); #ifdef __cplusplus } #endif #endif #include <stdio.h> #include <jni.h> 33



#include "Callbacks.h" JNIEXPORT void JNICALL Java_Callbacks_nativeMethod(JNIEnv *env, jobject obj) { jclass cls = (*env)->GetObjectClass(env, obj); jmethodID mid = (*env)->GetMethodID(env, cls, "callback", "(J)V"); if (mid == 0) return; printf("In C, about to enter Java\n"); (*env)->CallVoidMethod(env, obj, mid); printf("In C, back from Java\n"); } Pro volán´ı instanˇcn´ı metody mus´ıme udˇelat následuj´ıc´ı: 1. V nativn´ım kódu zavolat JNI funkci GetObjectClass, která vrac´ı java tˇr´ıdu paremetru obj. 2. Dalˇs´ı volanou JNI funkc´ı v nativn´ım kódu je GetMethodID, která provede vyhledán´ı zadané java metody v dané tˇr´ıdˇe. Vyhledán´ı je zaloˇzeno jak na jménu metody, tak na jej´ı signatuˇre. Pokud metoda neexistuje, vrát´ı GetMethodID hodnotu nula (0). 3. Jako posledn´ı krok zavoláme v nativn´ım kódu JNI funkci CallVoidMethod. Funkce CallVoidMethod zavolá instanˇcn´ı metodu, která má void jako návratovou hodnotu. Argumenty této funkce budou rozhran´ı JVM env, objekt obj, ID metody mid a pˇr´ıpadnˇe dalˇs´ı argumenty, které se stanou skuteˇcn´ ymi argumenty volané funkce.

3.1.3

Tvoˇ ren´ı n´ azv˚ u metod a signatur metod

JNI vyhledává metody v závislosti na názvu metody a jej´ı signatuˇre. Toto zajiˇst’uje, ˇze ta samá nativn´ı metoda bude pracovat i poté co dojde k pˇridán´ı nov´ ych metod do odpov´ıdaj´ıc´ı java tˇr´ıdy. Jméno metody je jméno metody v jazyce java v UTF-8 formátu. Konstruktor tˇr´ıdy specifikujeme uzavˇren´ım slova init do lomen´ ych závorek (coˇz vypadá takto “”). 34



Signatura typu Z B C S I J F D L plnˇe-kvalifikovaná-tˇr´ıda [ typ (typy-argument˚ u)n´ avratov´ y-typ

Datov´ y typ jazyka Java boolean byte char short int long float double plnˇe-kvalifikovaná-tˇr´ıda typ [] typ metody

Tabulka 3.3: Pˇredáván´ı dat

D˚ uleˇzit´ ym prvkem je seznámen´ı se s t´ım, ˇze JNI pouˇz´ıvá signatury metod pro oznaˇcen´ı návratov´ ych typ˚ u java metod. Napˇr´ıklad signatura I(V) znaˇc´ı java metodu, která má jeden parametr typu int a jej´ı návratov´ y typ je void. Obecná podoba signatury návratové hodnoty metod je následuj´ıc´ı: (typy-argument˚ u)n´ avratov´ y-typ Tabulka ˇc´ıslo 3.3 shrnuje kódován´ı pro signatury vˇsech typ˚ u jazyka java. Napˇr´ıklad metoda Prompt.getLine má následuj´ıc´ı signaturu: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String; Prompt.getLine obsahuje jeden parametr typu String a návratov´ y typ je téˇz typu String. Pole jsou indikovány poˇca´teˇcn´ı hranatou závorkou ([), kterou následuje typ element˚ u pole. Pro z´ıskán´ı signatur metod pro pouˇzit´ı v JNI je doporuˇceno vyuˇz´ıvat programu javap jeˇz je souˇca´st´ı JDK.

35


3.2

Popis architektury iOS


iOS je mobiln´ı operaˇcn´ı systém, kter´ y bˇeˇz´ı na zaˇr´ızen´ıch iPhone, iPod touch a iPad. Operaˇcn´ı systém ˇr´ıd´ı hardware zaˇr´ızen´ı a poskytuje prostˇredky potˇrebné pro implementaci nativn´ıch aplikac´ı. iOS Software Development Kit (SDK) obsahuje prostˇredky a nástroje potˇrebné pro v´ yvoj, instalaci, testován´ı a bˇeh nativn´ıch aplikac´ı, které jsou dostupné z domovské obrazovky. Nativn´ı aplikace jsou vytváˇreny pomoc´ı systémov´ ych framework˚ u iOS a programovac´ıho jazyka Objective-C a bˇeˇz´ı pˇr´ımo v operaˇcn´ım systému iOS. Vedle nativn´ıch aplikac´ı je moˇzné vytváˇret webové aplikace vyuˇz´ıvaj´ıc´ı kombinaci HTML, kaskádov´ ych styl˚ u (CSS) a JavaScriptu. Tyto aplikace na rozd´ıl od nativn´ıch nejsou nainstalovány pˇr´ımo v iOS zaˇr´ızen´ı, ale vyuˇz´ıvaj´ı pro sv˚ uj bˇeh webového prohl´ıˇzeˇce Safari a vyˇzaduj´ı pˇr´ıstup na internet.

3.2.1

Architektura iOS

Architekturu operaˇcn´ıho systému iOS lze zjednoduˇsenˇe rozdˇelit do ˇctyˇr vrstev, viz obrázek 3.4. Nyn´ı si krátce pˇribl´ıˇz´ıme roli kaˇzdé z tˇechto vrstev.

Obrázek 3.4: Architektura operaˇcn´ıho systému iOS

36



Core OS Layer Nejspodnˇejˇs´ı a nejzákladnˇejˇs´ı vrstvu této architektury tvoˇr´ı n´ızko u ´rovˇ nové sluˇzby, na kter´ ych je vˇetˇsina vyˇsˇs´ıch vrstev postavena. I kdyˇz se v aplikac´ıch sluˇzby z této vrstvy nepouˇz´ıvaj´ı, je velice pravdˇepodobné, ˇze se vyuˇz´ıvaj´ı prostˇrednictv´ım framework˚ u z vyˇsˇs´ıch vrstev. Souˇca´st´ı této vrstvy jsou frameworky poskytuj´ıc´ı pˇr´ıstup k extern´ım zaˇr´ızen´ım, pˇripojen´ ych pˇres datov´ y konektor ˇci bezdrátovˇe pomoc´ı Bluetooth, dále poskytuje bezpeˇcnostn´ı sluˇzby definované v RFC 2743 [1] a RFC 4401 [4] a v neposledn´ı ˇradˇe poskytuje abstrakci nad samotn´ ych jádrem operaˇcn´ıho systému. Jádro operaˇcn´ıho systému iOS je zaloˇzeno na jádru Mach [26], jeˇz poskytuje n´ızko u ´rovˇ nov´ y pˇr´ıstup k jádru pomoc´ı UNIXov´ ych rozhran´ı. Tyto rozhran´ı poskytuj´ı podporu pro: • Vlákna (POSIX threads) • S´ıtˇe (BSD sockets) • Pˇr´ıstup k souborovému systému • Standardn´ı I/O • Správu pamˇeti

Core Services Layer Tato vrstva poskytuje základn´ı systémové sluˇzby, které jsou vyuˇz´ıvány vˇsemi aplikacemi. Mezi tyto základn´ı sluˇzby patˇr´ı: iCloud Storage umoˇzn ˇuje aplikac´ım ukládat uˇzivatelské dokumenty a data do centráln´ıho u ´loˇziˇstˇe a pˇristupovat k nim ze vˇsech iOS zaˇr´ızen´ı uˇzivatele. Automatic Reference Counting jedná se o funkci na kompilaˇcn´ı u ´rovni, jeˇz se stará o uvolˇ nován´ı pamˇet’ov´ ych prostˇredk˚ u alokovan´ ych naˇs´ı aplikac´ı. 37



In-App Purchase poskytuje moˇznost nákupu obsahu ˇci sluˇzeb uvnitˇr naˇs´ı aplikace. SQLite dovoluje do naˇs´ı aplikace vloˇzit SQL databázi bez nutnosti bˇehu vzdáleného databázového serveru. XML Support obsahuje základn´ı prvky pro manipulaci s XML dokumentem.

Media Layer Tato vrstva obsahuje technologie pro práci s grafikou, videem a zvukem. Mezi základn´ı knihovny poskytované touto vrstvou patˇr´ı: Core Graphics téˇz známá pod názvem Quartz, je knihovna pro renderován´ı obrázk˚ u a 2D vektorové grafiky. Core Animation poskytuje pokroˇcilou podporu pro tvorbu komplexn´ıch animac´ı a vizuáln´ıch efekt˚ u. Core Image poskytuje silnou podporu pro manipulaci s videem a statick´ ymi obrázky od jednoduch´ ych operac´ı, aˇz napˇr´ıklad po podporu detekce obliˇcej˚ u i jin´ ych tvar˚ u. OpenGL ES poskytuje podporu pro 2D a 3D renderován´ı pomoc´ı hardwarové akcelerace. Core Text poskytuje sofistikovan´ y engine pro sazbu a renderován´ı text˚ u. Vedle tˇechto sluˇzeb nab´ız´ı tato vrstva jeˇstˇe dalˇs´ı sluˇzby jako AirPlay, Assets knihovnu a dalˇs´ı. Jedná se vˇsak o sluˇzby pˇresahuj´ıc´ı rozsah této práce.

Cocoa Touch Layer Tato vrstva obsahuje kl´ıˇcové frameworky pro v´ yvoj iOS aplikac´ı jako napˇr´ıklad multitasking, dotykov´ y vstup, notifikace a dalˇs´ı vysoko u ´rovˇ nové systémové sluˇzby. Mezi sluˇzby poskytované touto vrstvou patˇr´ı: 38


Zhodnocen´ı platforem

Auto Layout pomoc´ı pravidel definujeme rozloˇzen´ı element˚ u uˇzivatelského rozhran´ı, jedná se o vylepˇsen´ı klasického “springs and struts” modelu. Storyboards umoˇznuje navrhnout celé uˇzivatelské rozhran´ı na jednom m´ıstˇe, takˇze je moˇzno vidˇet pohromadˇe vˇsechny pohledy a ˇradiˇce i s jejich vzájemnou interakc´ı. Multitasking pˇri zmáˇcknut´ı Home tlaˇc´ıtka, nen´ı v popˇred´ı bˇeˇz´ıc´ı aplikace ukonˇcena, ale jej´ı bˇeh je pˇresunut do pozad´ı. Tato sluˇzba podporuje uspán´ı takové aplikace pro prodlouˇzen´ı ˇzivotnosti baterie. Printing tato sluˇzbu umoˇznuje aplikac´ım tisk na bezdrátové tiskárnˇe. Push Notification poskytuje moˇznost, jak upozornit uˇzivatele na nové informace i pˇresto, ˇze naˇse aplikace nen´ı aktivn´ı. Gesture Recognizers jedná se o objekty, které jsou propojeny s pohledem naˇs´ı aplikace a vyuˇz´ıvány pro detekci r˚ uzn´ ych typ˚ u gest, jako taˇzen´ı prstem, poklepán´ı prstem atd. Co se t´ yˇce bˇehu C/C++ kódu na platformˇe iOS, tak zde je situace podstatnˇe jednoduˇsˇs´ı oproti platformˇe Android. Hlavn´ım programovac´ım jazykem platformy iOS je jazyk Objective-C [31], coˇz je rozˇs´ıˇren´ı jazyka C o systém zas´ılán´ı zpráv z jazyka Smalltalk. D´ıky této skuteˇcnosti je pouˇzit´ı kódu napsaného v jazyce C v programu napsaném v jazyce Objective-C zcela bezproblémové. Bylo by dokonce moˇzné se jazyku Objective-C vyhnout u ´plnˇe, ale vzhledem k tomu, ˇze vˇetˇsina v´ yˇse zm´ınˇen´ ych sluˇzeb systému iOS je napsaná v Objective-C, tak minimálnˇe ˇcást kódu aplikace slouˇz´ıc´ı k interakci s okol´ım je vhodné v tomto jazyce napsat.

3.3

Zhodnocen´ı platforem

V pˇredchoz´ıch dvou sekc´ıch jsme ukázali, ˇze pˇredmˇet této práce, konverze poˇc´ıtaˇcové hry na platformy iOS a Android, tak aby co nejvˇetˇs´ı ˇca´st práce byla spoleˇcná pro obˇe platformy, je splniteln´ y. Z popisu jednotliv´ ych platforem vypl´ yvá, ˇze zejména pro platformu Android takov´ y pˇrevod bude vyˇzadovat o nˇeco v´ıce práce.

39

4 Realizaˇcn´ı ˇcást V této ˇca´sti si pod´ıváme na to, co vˇsechno obnáˇsela konverze hry Beruˇsky na mobiln´ı zaˇr´ızen´ı.

4.1

V´ yvojov´ e prostˇ red´ı pro Android

Pro v´ yvoj pro platformu Android potˇrebujeme tyto tˇri vˇeci V´ yvojov´ e IDE, Android SDK a Android NDK. V´ yvojov´ ych IDE pro Android je dnes celá ˇrada jako napˇr´ıklad Eclipse, IntelliJ IDEA ˇci NetBeans, takˇze si kaˇzd´ y m˚ uˇze vybrat podle sv´ ych preferenc´ı. Oficiálnˇe podporovan´ ym IDE je vˇsak pouze Eclipse IDE a tak si ukáˇzeme, jak právˇe toto IDE nakonfigurovat. Jelikoˇz zdrojov´ y kód Beruˇsek je napsán v jazyce C++ a tuto základnu kódu chceme v maximáln´ı moˇzné m´ıˇre vyuˇz´ıt, budeme potˇrebovat Eclipse s podporou jazyka C/C++. Stáhneme si tedy tyto nástroje: Eclipse IDE for C/C++ Developers ze stránek http://www.eclipse. org Android SDK ze stránek http://developer.android.com/sdk Android NDK ze stránek http://developer.android.com/tools/sdk/ ndk Po rozbalen´ı archivu s Eclipse IDE a jeho spuˇstˇen´ı je nutné do této Eclipse instance nahrát potˇrebné pluginy podporuj´ıc´ı v´ yvoj na platformu Android, jeˇz se standardnˇe v Eclipse IDE nenacházej´ı. Jak vypadá instalace tˇechto plugin˚ u viz obrázek 4.1, kde se nacház´ı i Eclipse update site s tˇemito pluginy, v´ıce informac´ı viz [35]. Dalˇs´ım krokem je rozbalen´ı SDK a NDK do adresáˇr˚ u dle vlastn´ı volby a nakonfigurován´ı Eclipse IDE kde tyto adresáˇre nalezne. Odpov´ıdaj´ıc´ı volba pro SDK se nacház´ı zde: Preferences -> Android -> SDK Location, pro

40

Realizaˇcn´ı ˇcást

Vývojové prostˇred´ı pro Android

Obrázek 4.1: Instalace podpory Androidu do prostˇred´ı Eclipse

NDK se nacház´ı zde: Preferences -> Android -> Native Development -> NDK Location. 41


Vývojové prostˇred´ı pro Android

Obrázek 4.2: Pˇridán´ı podpory nativn´ıho kódu do Android projektu

Nyn´ı jiˇz m˚ uˇzeme v Eclipse IDE zaloˇzit nov´ y projekt File -> New -> Project.. -> Android -> Android Application Project. Po projit´ı pr˚ uvodce zaloˇzen´ım nového projektu máme v naˇsem pracovn´ım adresáˇri zaloˇzen nov´ y Android projekt. Tento projekt zat´ım nemá podporu nativn´ıho kódu. Podporu NDK do vytvoˇreného projektu pˇridáme kliknut´ım na projekt prav´ ym tlaˇc´ıtkem myˇs´ı a vybrán´ım volby Android Tools -> Add Native Support.. viz obrázek 4.2. Nyn´ı je náˇs projekt pˇripraven ke spuˇstˇen´ı nativn´ıho kódu. Hlavn´ım rozd´ılem mezi projektem s podporou nativn´ıho kódu a projektem bez této podpory je v pˇr´ıtomnosti adresáˇre jni v adresáˇrové struktuˇre projektu s nativn´ı podporou. Obsahem adresáˇre jni budou naˇse zdrojové soubory v jazyce C/C++ a build soubor s názvem Android.mk. V tomto build souboru vyp´ıˇseme C/C++ soubory s naˇs´ım nativn´ım kódem a Eclipse IDE se automaticky postará o jejich zkompilován´ı a sestaven´ı. Jelikoˇz ve sloˇzce jni budou kromˇe zdrojov´ ych kód˚ u hry Beruˇsky téˇz zdrojové kódy samotné knihovny SDL2, je nutné um´ıstit kaˇzd´ y z nich do vlastn´ıho podadresáˇre. Um´ıst´ıme tedy zdrojové kódy hry Beruˇsky do sloˇzky jni/src. Knihovnu SDL2 nahrajeme na adresáˇre jni/SDL (knihovna SDL2 jiˇz obsahuje odpov´ıdaj´ıc´ı Android.mk soubor pro zkompilován´ı a sestaven´ı). Nyn´ı je projekt témˇeˇr pˇripraven pro spuˇstˇen´ı hry Beruˇsky na zaˇr´ızen´ı Android a následné u ´pravy pro potˇreby tohoto mobiln´ıho zaˇr´ızen´ı. Jediné co scház´ı udˇelat je upravit kód z SDL 1.2 knihovny na SDL 2.0 knihovnu. Tyto 42


Vývojové prostˇred´ı pro iOS

u ´pravy jsou popsány v sekci 4.4.1.

4.2

V´ yvojov´ e prostˇ red´ı pro iOS

Pˇri v´ yvoji pro platformu iOS máme ˇzivot jednoduˇsˇs´ı v tom, ˇze nemus´ıme pˇrem´ yˇslet nad t´ım jaké IDE zvolit, protoˇze m˚ uˇzeme zvolit jediné IDE a t´ım je v´ yvojov´ y nástroj Xcode od spoleˇcnosti Apple. Toto IDE je k dispozici pouze na poˇc´ıtaˇc´ıch Apple Mac, je tedy nutné si poˇc´ıtaˇc této ˇrady poˇr´ıdit. Instalaci nástroje Xcode, je nutné provést skrze Apple Store a je zcela bezproblémová. V´ yhoda (ˇci nev´ yhoda) v´ yvoje v Xcode je to, ˇze toto IDE nás nenut´ı k jakékoliv pˇredepsané struktuˇre projektu, jakékoliv ˇclenˇen´ı soubor˚ u projektu je plnˇe v naˇs´ı reˇzii. Této vlastnosti s u ´spˇechem vyuˇzijeme v sekci 4.3 kde se budeme zab´ yvat problémem sd´ılen´ı zdrojového kódu pro obˇe dvˇe platformy. D´ıky volnosti co nám Xcode ve struktuˇre projektu nab´ız´ı, ale téˇz pˇricház´ı otázka jakou strukturu projektu zvolit. Naˇstˇest´ı knihovna SDL2.0 nab´ız´ı template projektu s podporou knihovny SDL2.0, takˇze tohoto templatu vyuˇzijeme a odpadne nám tak nutnost vym´ yˇslen´ı vlastn´ı struktury.

4.3

Struktura projektu pro dvˇ e platformy/dvˇ e IDE

Standardn´ı souˇcást´ı kaˇzdého vˇetˇs´ıho projektu mus´ı b´ yt SCM systém. Nejenom, ˇze takov´ y systém ˇreˇs´ı spolupráci v´ıce uˇzivatel˚ u na jednom projektu, ale d´ıky verzován´ı zdrojov´ ych soubor˚ u, se lze kdykoliv vrátit k jakékoliv verzi zdrojového kódu. Tahle vlastnost je obzvláˇstˇe nedocenitelná v pˇr´ıpadech kdy je potˇreba udˇelat rozsáhlou zmˇenu ve zdrojov´ ych kódech (napˇr. refaktoring), která m˚ uˇze skonˇcit ne´ uspˇechem a je potˇreba vrátit se k p˚ uvodn´ı verzi. Bez systému SCM, by toto byl tˇeˇzko dosaˇziteln´ yu ´kol. Zejména z tohoto d˚ uvodu zavedeme SCM i pro u ´ˇcely této práce. Nejvˇetˇs´ı popularitˇe se v dneˇsn´ı dobˇe d´ıky sv´ ym vlastnostem tˇeˇs´ı SCM systém Git [32]. Vyuˇzijeme ho proto i v naˇsem projektu.

43


Struktura projektu pro dvˇe platformy/dvˇe IDE

Problémem v naˇsem u ´kolu je jak strukturovat zdrojov´ y kód tak, aby mohl b´ yt tento zdrojov´ y kód vyuˇz´ıván dvˇema r˚ uzn´ ymi IDE prostˇred´ımi pro dvˇe r˚ uzné mobiln´ı platformy, jmenovitˇe prostˇred´ı Eclipse pro platformu Android a prostˇred´ı Xcode pro platformu iOS. Pro u ´spˇeˇsné vyˇreˇsen´ı naˇseho problému mus´ıme uˇcinit detailn´ı anal´ yzu struktur projekt˚ u pro jednotlivá IDE a moˇznost´ı jejich pˇrizp˚ usoben´ı naˇsim potˇrebám.

4.3.1

Struktura Android projektu

Vytvoˇr´ıme-li ve v´ yvojovém prostˇred´ı Eclipse nov´ y projekt pro Android, zjist´ıme pohledem na souborov´ y systém, ˇze projekt se skládá z následuj´ıc´ıch soubor˚ u a adresáˇr˚ u: /project-root /assets /jni /libs /res /src AndroidManifest.xml project.properties Krátce si pop´ıˇseme u ´ˇcel kaˇzdého z tˇechto adresáˇr˚ u: project-root koˇrenov´ y adresáˇr celého projekt˚ u (název tohoto adresáˇre m˚ uˇze b´ yt libovoln´ y), assets adresáˇr obsahuj´ıc´ı obrázky, zvuky atd., jni adresáˇr obsahuj´ıc´ı vˇsechen nativn´ı kód, libs adresáˇr obsahuj´ıc´ı knihovny nutné pro bˇeh projektu, res adresáˇr obsahuj´ıc´ı obrázky, zvuky atd., src adresáˇr obsahuj´ıc´ı java zdrojové kódy.

44


Portace

Rozd´ıl mezi adresáˇri assets a res je v tom, ˇze pro prostˇredky z adresáˇre res je k dispozici podpora pro v´ıce jazykov´ ych mutac´ı, rozliˇsné velikosti obrazovek, orientaci obrazovek atd. Pro prostˇredky ze sloˇzky assets nic takového k dispozici nen´ı. Sloˇzka assets se hod´ı napˇr. pro ukládán´ı vygenerovan´ ych obrázk˚ u za bˇehu aplikace atd. Kombinace dvou programovac´ıch jazyk˚ u Java a C++ a toho, ˇze mus´ı spoleˇcnˇe kooperovat a komunikovat, pˇrináˇs´ı do struktury projektu pro Android komplikace a mnoho vˇec´ı funguje na základˇe konvenc´ı neˇzli na základˇe konfigurace. Z tohoto d˚ uvodu je zmˇena struktury projektu pro Android témˇeˇr nemoˇzná. Zkus´ıme tedy vyzkoumat, co by znamenalo pouˇz´ıt strukturu projektu pro Android pro projekt iOS.

4.3.2

Struktura iOS projektu

Projekt v Xcode má sice danou strukturu, ale tato struktura je pouze relativn´ı, tj. neodpov´ıdá struktuˇre adresáˇr˚ u a soubor˚ u na souborovém systému. Vˇse je tedy jen otázkou konfigurace. Knihovna SDL 2.0 ve svém zdrojovém kódu nav´ıc obsahuje template projektu vyuˇz´ıvaj´ıc´ıho SDL, kde je jiˇz vˇse podstatné pˇredkonfigurované. Pouˇzit´ım tohoto templatu a drobn´ ymi u ´pravami jsme schopn´ y projekt pro iOS nakonfigurovat nad adresáˇrovou strukturou diktovanou poˇzadavky projektu pro systém Android.

4.4

Portace

V následuj´ıc´ıch kapitolách si podrobnˇe pod´ıváme na jednotlivé oblasti, ve kter´ ych byli nutné ˇreˇsit problémy pˇri portaci hry Beruˇsky na mobiln´ı zaˇr´ızen´ı. Nejprve si pop´ıˇseme problémy spojené s novou knihovnou SDL 2.0 a jejich ˇreˇsen´ı, poté se pod´ıváme na problém zmˇeny z velké obrazovky na mal´ y displej a jako posledn´ı si pop´ıˇseme zmˇeny nutné v ovládán´ı hry.

45


4.4.1

Portace

Zmˇ eny SDL 2.0 oproti SDL 1.2

Knihovna SDL 2.0 doznala od verze SDL 1.2 znaˇcn´ ych zmˇen. Zde si postupnˇe projdeme základn´ı prvky, jak knihovna SDL 2.0 pracuje a pov´ıme si, jak´ y byl p˚ uvodn´ı kód hry Beruˇsky. Prvn´ı krok pro pouˇzit´ı knihovny SDL 2.0 je jej´ı inicializace. Ta se provád´ı funkc´ı SDL_Init, která má jeden parametr, kter´ ym lze ˇr´ıci, jak´ y subsystém SDL chceme v naˇs´ı aplikaci vyuˇz´ıvat. Subsystém m˚ uˇze b´ yt napˇr´ıklad video, audio, joystick apod. V naˇsem pˇr´ıpadˇe provedeme pouze inicializaci subsystému video následuj´ıc´ım pˇr´ıkazem: SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO); V oblasti inicializace subsystém˚ u ˇza´dná zmˇena v SDL 2.0 oproti SDL 1.2 nenastala, a proto ani kód hry Beruˇsky neproˇsel ˇza´dnou zmˇenou. Dalˇs´ı krokem pˇri pouˇzit´ı knihovny SDL je vytvoˇren´ı okna, do kterého budeme kreslit v´ ysledn´ y obraz. To se provede funkc´ı SDL_CreateWindow, která obsahuje sedm parametr˚ u. Zde je jej´ı signatura: SDL_Window * SDL_CreateWindow(const char *title, int x, int y, int w, int h, Uint32 flags) Z názv˚ u parametr˚ u je vidˇet jejich v´ yznam. Potenciál tˇechto parametr˚ u lze plnˇe vyuˇz´ıt pouze v pˇr´ıpadˇe klasick´ ych obrazovek. V pˇr´ıpadˇe mobiln´ıch zaˇr´ızen´ı zodpovˇednost za podobu a velikost okna pˇreb´ırá operaˇcn´ı systém. Ten dovoluje vytvoˇrit pouze okna pˇres celou obrazovku, pˇr´ıpadnˇe okno obsahuj´ıc´ı horn´ı liˇstu. V naˇsem pˇr´ıpadˇe okno vytvoˇr´ıme t´ımto pˇr´ıkazem: int flags = SDL_WINDOW_BORDERLESS SDL_Window* window = SDL_CreateWindow("Berusky", 0, 0, 0, 0, flags); Poˇc´ınaje touto funkc´ı zaˇc´ıná jedna z nejv´ yraznˇejˇs´ıch zmˇen v SDL 2.0 oproti SDL 1.2. Touto zmˇenou je rozdˇelen´ı softwarového renderován´ı a hardwarového (akcelerovaného) renderován´ı. Toto renderován´ı prob´ıhalo v SDL 1.2 pomoc´ı datové struktury SDL_Surface, kde hardwarové renderován´ı bylo 46


Portace

zjistitelné pomoc´ı zapnutého pˇr´ıznaku SDL_HWSURFACE. Ve verzi SDL 2.0 doˇslo k rozdˇelen´ı softwarového a hardwarového renderován´ı takˇze nyn´ı máme k dispozici tyto dvˇe struktury: SDL_Surface struktura pouˇzita pro softwarové renderován´ı, nen´ı nikdy akcelerovaná, SDL_Texture struktura pouˇzita pro hardwarové akcelerován´ı, jej´ı pixely nejsou pˇr´ımo pˇr´ıstupné. S t´ımto rozdˇelen´ım pˇriˇsla i zmˇena zp˚ usobu jak se vytváˇrej´ı tyto struktury pro renderován´ı. Druhou zmˇenou v SDL 2.0 oproti SDL 1.2, jeˇz je s problematikou vykreslován´ı u ´zce spjata, je moˇznost vytváˇren´ı v´ıce oken, coˇz v SDL 1.2 moˇzné nebylo. Kaˇzdé z vytvoˇren´ ych oken má asociovan´ y renderer, coˇz je struktura SDL_Renderer. Kaˇzd´ y renderer je spravován grafick´ ym ovladaˇcem. Tento renderer nahrazuje objekt SDL_Surface z SDL 1.2. Obsahuje nˇekolik metod pro kreslen´ı bod˚ u, ˇcar, obdéln´ık˚ u, textur atd. Pomoc´ı tohoto rendereru prob´ıhá veˇskeré kreslen´ı. Vrát´ıme se k naˇs´ı funkci SDL_CreateWindow pomoc´ı které vytváˇr´ıme okno pro hru Beruˇsky. V naˇsem pˇr´ıpadˇe jsme v´ yˇsku w, ˇs´ıˇrku h, pozici x, pozici y nastavili na 0, protoˇze jak jsme si jiˇz ˇrekli, v pˇr´ıpadˇe mobiln´ıch zaˇr´ızen´ı je podoba vytvoˇreného okna plnˇe v reˇzii operaˇcn´ıho systému. Pouze pro systém iOS je potˇreba explicitnˇe ˇr´ıci pˇr´ıznakem SDL_WINDOW_BORDERLESS, ˇze chceme vytvoˇrit okno bez horn´ı liˇsty. Pro to abychom mohli v oknu zobrazit nˇejak´ y obraz, potˇrebujeme, jak jsme si popsali, vytvoˇrit pro toto okno renderer a s oknem ho asociovat. To provedeme pomoc´ı funkce SDL_CreateRenderer. Zde je jej´ı signatura: SDL_Renderer * SDL_CreateRenderer(SDL_Window * window, int index, Uint32 flags) Prvn´ım argumentem je okno, pro které renderer vytváˇr´ıme, druh´ ym argumentem je index ovladaˇce pro renderován´ı, kter´ y chceme inicializovat nebo -1 pokud chceme inicializovat prvn´ı ovladaˇc podporuj´ıc´ı poˇzadované pˇr´ıznaky. Tˇret´ım parametrem jsou pˇr´ıznaky renderovac´ıho kontextu. 47


Portace

V naˇsem pˇr´ıpadˇe vypadá konkrétn´ı volán´ı následovnˇe: SDL_Renderer *renderer = SDL_CreateRenderer(window, -1, 0); Ve verzi knihovny SDL 1.2 byla práce tˇechto dvou funkc´ı provedena funkc´ı s názvem SDL_SetVideoMode. Odpov´ıdaj´ıc´ı kód ze hry Beruˇsky vypadal následovnˇe: SDL_Surface *p_hwscreen = SDL_SetVideoMode(width, height, bpp, flag); Tento pˇr´ıkaz vytvoˇril okno, pomoc´ı nˇehoˇz prob´ıhalo renderován´ı v´ ysledného obrazu. Toto volán´ı a datovou strukturu SDL_Surface bylo potˇreba v kódu hry Beruˇsky nahradit odpov´ıdaj´ıc´ım rendererem SDL_Renderer a provést odpov´ıdaj´ıc´ı u ´pravy ve struktuˇre kódu. Dalˇs´ım krokem pˇri z´ıskán´ı fináln´ıho obrazu je nutnost naˇc´ıst ze soubor˚ u hern´ı textury. Hra Beruˇsky má hern´ı textury v datovém formátu bmp a toto je jedin´ y typ obrazov´ ych soubor˚ u, kter´ y knihovna SDL dokáˇze naˇc´ıst (pro naˇc´ıtán´ı jin´ ych typ˚ u soubor˚ u by bylo potˇreba pouˇz´ıt knihovnu SDL image). Obˇe verze SDL obsahuj´ı makro SDL_LoadBMP jeˇz umoˇznuje naˇc´ıst obrázek ze souboru ve formátu bmp. Jeho signatura spolu se signaturami funkc´ı, které toto makro vyuˇz´ıvá, vypadaj´ı následovnˇe: #define SDL_LoadBMP(file) SDL_LoadBMP_RW(SDL_RWFromFile(file, "rb"), 1) SDL_Surface * SDL_LoadBMP_RW(SDL_RWops * src, int freesrc) SDL_RWops * SDL_RWFromFile(const char *file, const char *mode) Z uveden´ ych signatur a názv˚ u funkc´ı je celkem zˇrejmé co makro SDL_LoadBMP dˇelá. Pomoc´ı makra SDL_LoadBMP hra Beruˇsky nahraje obrázek ze souboru zadaného parametrem file do datové struktury SDL_Surface. Pokud se nahrán´ı obrázku ze souboru povede, uloˇz´ı se do datové struktury SDL_Texture. Toto nahrán´ı se provede pomoc´ı funkce SDL_CreateTextureFromSurface, jej´ıˇz signatura vypadá následovnˇe: 48


Portace

SDL_Texture * SDL_CreateTextureFromSurface( SDL_Renderer * renderer, SDL_Surface * surface) Prvn´ım parametrem je renderer, kter´ y jsme v pˇredchoz´ım kroku asociovali s naˇs´ım oknem pro zobrazen´ı v´ ysledného obrazu. Druh´ ym parametrem je datová struktura obrázku naˇctená ze souboru pomoc´ı makra SDL_LoadBMP. V následuj´ıc´ım odstavci si ukáˇzeme, jak je naprogramován tento proces ve hˇre Beruˇsky. // Glob´ aln´ ı promˇ enn´ a SDL_Renderer *renderer; //----------------------SDL_Texture *p_text; void surface::load(char *p_file) { SDL_Surface *p_tmp = SDL_LoadBMP(file); if(p_tmp) { p_text = SDL_CreateTextureFromSurface(renderer, p_tmp); assert(p_text); SDL_FreeSurface(p_tmp); } } Nyn´ı si ukáˇzeme, jak byla tato ˇcást naprogramována ve verzi pro desktopové operaˇcn´ı systémy za pomoc´ı verze SDL 1.2: SDL_Surface *p_surf; void surface::load(char *p_file) { SDL_Surface *p_tmp = SDL_LoadBMP(file); if(p_tmp) { p_surf = SDL_DisplayFormat(p_tmp); 49


Portace

assert(p_surf); SDL_FreeSurface(p_tmp); } } V p˚ uvodn´ı verzi hry Beruˇsky jsme pomoc´ı makra SDL_LoadBMP nahráli obrázek ze souboru a poté jsme pomoc´ı funkce SDL_DisplayFormat zkop´ırovali tento obrázek do nové struktury SDL_Surface v pixelovém formátu a barvách grafického video framebufferu. Jak je vidˇet v porovnán´ı pˇredeˇsl´ ych dvou ukázek kódu, co se t´ yˇce struktury zdrojového kódu, tak nová verze se od p˚ uvodn´ı verze liˇs´ı zejména pouˇzit´ım rendereru. Z toho d˚ uvodu, aby mohl b´ yt tento renderer pˇredán do funkce SDL_CreateTextureFromSurface, musel b´ yt zpˇr´ıstupnˇen jako globáln´ı promˇenná a zdrojov´ y kód patˇriˇcnˇe upraven.

Pouˇ z´ıv´ an´ı v´ yplnˇ e Dalˇs´ı nutnou zmˇenou v renderován´ı v´ ysledného obrazu byla nahrazen´ı funkce SDL_FillRect pro vyplnˇen´ı zadané obdéln´ıkové plochy jednolitou barvou, funkc´ı SDL_RenderFillRect. Signatury tˇechto funkc´ı vypadaj´ı následovnˇe: int SDL_FillRect(SDL_Surface *dst, SDL_Rect *dstrect, Uint32 color); int SDL_RenderFillRect(SDL_Renderer * renderer, const SDL_Rect * rect) Ihned na prvn´ı pohled je vidˇet rozd´ıl mezi jednotliv´ ymi verzemi knihovny SDL. V´ yznam parametru dstrect v p˚ uvodn´ı funkci SDL_FillRect je stejn´ y jako v´ yznam parametru rect v nové funkci SDL_RenderFillRect. Jedná se o urˇcen´ı plochy, která se má vyplnit barvou. V pˇr´ıpadˇe funkce SDL_FillRect je barva v´ yplnˇe pˇredána funkci parametrem color. V knihovnˇe SDL 2.0 je nutné pˇred volán´ım funkce SDL_RenderFillRect nastavit poˇzadovanou barvu v´ yplnˇe zavolán´ım metody SDL_SetRenderDrawColor, která pro zadan´ y renderer nastav´ı barvu v´ yplnˇe.

50


Portace

Prom´ıt´ an´ı obr´ azk˚ u - blitting Posledn´ı v´ yraznou zmˇenou v renderován´ı v´ ysledného obrazu byla nutnost nahrazen´ı funkce SDL_BlitSurface z SDL 1.2 funkc´ı SDL_RenderCopy z SDL 2.0. Signatury obou funkc´ı jsou následuj´ıc´ı: int SDL_BlitSurface( SDL_Surface *src, SDL_Rect *srcrect, SDL_Surface *dst, SDL_Rect *dstrect); int SDL_RenderCopy(SDL_Renderer* SDL_Texture* const SDL_Rect* const SDL_Rect*

renderer, texture, srcrect, dstrect)

´ celem tˇechto dvou funkc´ı je prom´ıtnut´ı ˇcásti zdrojového obrázku na c´ıUˇ lov´ y obrázek. V pˇr´ıpadˇe funkce SDL_BlitSurface je zdrojem parametr src a c´ılem je parametr dst. V pˇr´ıpadˇe funkce SDL_RenderCopy je zdrojem parametr texture a c´ılem parametr renderer. Parametr srcrect je v pˇr´ıpadˇe obou dvou funkc´ı urˇcen´ı ˇca´sti obrazu co se bude prom´ıtat a parametr dstrect je urˇcen´ı m´ısta kam se zdrojov´ y obrázek prom´ıtne. I v tomto pˇr´ıpadˇe jsou zmˇeny ve zdrojovém kódu hry Beruˇsky vynuceny zmˇenou vnitˇrn´ı architektury knihovny SDL 2.0 oproti knihovnˇe SDL 1.2.

4.4.2

Uzp˚ usoben´ı dotykov´ emu ovl´ ad´ an´ı

Jedn´ım z nejsloˇzitˇejˇs´ıch u ´kol˚ u je pˇredˇelat ovládán´ı hry. P˚ uvodn´ı verze hry Beruˇsky byla ovládána myˇs´ı a klávesnic´ı. Hry na mobiln´ı zaˇr´ızen´ı s sebou pˇrinesli nov´ y zp˚ usob ovládán´ı, kde je veˇskerá interakce mezi hrou a hráˇcem doc´ılena pomoc´ı dotykového displeje a gest, kde mezi nejv´ıce pouˇz´ıvané gesta patˇr´ı klepnut´ı prstem na displej a taˇzen´ı prstem po displeji. Dalˇs´ım velmi ˇcast´ ym gestem je pˇribl´ıˇzen´ı/oddálen´ı dvou prst˚ u, pouˇz´ıvané pro pˇribl´ıˇzen´ı/oddálen´ı hern´ı plochy. Ovládán´ı p˚ uvodn´ı hry Beruˇsky patˇr´ı naˇstˇest´ı k velice jednoduch´ ym, kde se veˇskeré ovládán´ı provád´ı pouh´ ymi pˇeti klávesami (klávesy pro funkce Nápovˇeda, Uloˇzen´ı/Nahrán´ı hry nepoˇc´ıtáme). Klávesy ˇsipka nahoru/dol˚ u/doleva/ 51


Portace

doprava slouˇz´ı k pohybu beruˇsky po hern´ım levelu a klávesa TAB slouˇz´ı k pˇrep´ınán´ı mezi beruˇskami. Jako indikátor jakou má hráˇc právˇe vybranou beruˇsku, slouˇz´ı liˇsta v horn´ı ˇca´sti obrazovky. Na této liˇstˇe jsou obrázky jednotliv´ ych beruˇsek, kde se jednotlivé beruˇska od sebe odliˇsuj´ı barvou, viz obrázek 4.3 znázorˇ nuj´ıc´ı PC verzi hry Beruˇsky.

Obrázek 4.3: Ukázka PC verze hry Beruˇsky

Aˇckoliv horn´ı liˇsta je v pˇr´ıpadˇe PC verze hry Beruˇsky neaktivn´ı (pˇrep´ınán´ı beruˇsek prob´ıhá pomoc´ı klávesy TAB), jsou obrázky beruˇsek na n´ı zobrazené ideáln´ım ovládac´ım prvek pro mobiln´ı verzi hry. Vyuˇzili jsme této skuteˇcnosti a v mobiln´ı verzi hry Beruˇsky implementovali pˇrep´ınán´ı beruˇsek pomoc´ı klepnut´ı na jejich obrázky v horn´ı liˇstˇe obrazovky. Po vyˇreˇsen´ı pˇrep´ınán´ı beruˇsek zb´ yvá vyˇreˇsit problém ovládán´ı pohybu beruˇsek. Jedn´ım moˇzn´ ym ˇreˇsen´ım by bylo vyuˇzit´ı gyroskopického senzoru a ovládat beruˇsky podle orientace zaˇr´ızen´ı. Nev´ yhodou tohoto typu ovlá52


Portace

Obrázek 4.4: Ukázka mobiln´ı verze hry Beruˇsky

dán´ı je, ˇze vyˇzaduje od hráˇce m´ıt mobiln´ı zaˇr´ızen´ı v urˇcité poloze a t´ım ho do znaˇcné m´ıry omezuje. Vyuˇzijeme tedy klasické ovládán´ı, kde vyhrazené oblasti obrazovky mobiln´ıho zaˇr´ızen´ı slouˇz´ı jako náhrada kláves ˇsipka nahoru/dol˚ u/doleva/doprava. Otázkou z˚ ustává jak tyto oblasti (klávesy) na obrazovce rozm´ıstit. Jednou moˇznost´ı je z˚ ustat u klasického rozloˇzen´ı kláves, kdy klávesa nahoru a klávesa dol˚ u jsou mezi klávesami doleva a doprava. Toto rozloˇzen´ı dovoluje ovládán´ı pohybu beruˇsky pouze jednou rukou, ale na druhou stranu zde hroz´ı pomˇernˇe velik´ y poˇcet pˇrehmat˚ u. Druhou moˇznost´ı je rozdˇelit ovládán´ı na dvˇe ˇcásti a seskupit klávesy nahoru a dol˚ u na jednu stranu obrazovky a na druhou stranu obrazovky um´ıstit klávesy doleva a doprava. Tento styl ovládán´ı neumoˇznuje pohodlné ovládán´ı jednou rukou, ale na druhou stranu je toto ovládán´ı velice pˇresné a nehroz´ı pˇri nˇem témˇeˇr ˇza´dná moˇznost pˇrehmatu. Nav´ıc toto ovládán´ı je velice bl´ızké ovládán´ı z klasick´ ych gamepad˚ u hern´ıch konzol´ı, kde vˇetˇsina ovládán´ı prob´ıhá pomoc´ı palc˚ u na obou rukách. Z tohoto d˚ uvodu jsme se rozhodli právˇe tento typ ovládán´ı implementovat i do mobiln´ı verze hry Beruˇsky. Pro pohyb beruˇsky dol˚ u je vyhrazena levá spodn´ı oblast obrazovky, pro 53


Portace

pohyb nahoru je vyhrazena oblast tˇesnˇe nad oblast´ı pro pohyb dol˚ u. Donutit beruˇsku k pohybu doprava je moˇzné t’uknut´ım (a drˇzen´ım) v pravé spodn´ı oblasti obrazovky, pohyb beruˇskou doleva je um´ıstˇen vlevo od oblasti pro pohyb doprava. Pro zv´ yraznˇen´ı tohoto ovládán´ı je obrazovka doplnˇena ˇctveˇric´ı pr˚ uhledn´ ych ˇsipek um´ıstˇen´ ych v oblastech pro konkrétn´ı pohyb beruˇskou viz obrázek 4.5. Co se t´ yˇce samotné implementace zmˇeny ovládán´ı, snaˇzili jsme na u ´rovni zdrojového kódu do maximáln´ı m´ıry vyuˇz´ıt stávaj´ıc´ı systém ovládán´ı, abychom do nˇeho museli zasáhnout co nejménˇe. Nejtˇeˇzˇs´ı na tomto u ´kolu bylo pochopit logiku kódu implementuj´ıc´ıho toto ovládán´ı. Ve zjednoduˇsené podobˇe si lze logiky ovládán´ı pˇredstavit jako nekoneˇcnou smyˇcku hern´ıch událost´ı (kde událost´ı m˚ uˇze b´ yt stisk/puˇstˇen´ı klávesy/obrazovky) a pˇri kaˇzdé z této hern´ı události se porovná zdroj této události s polem klávesov´ ych-událost´ı. Toto pole klávesov´ ych-událost´ı je ve zdrojovém kódu hry Beruˇsky natvrdo pˇreddefinováno a ˇr´ıká, co se má pro jakou hern´ı událost stát. Existence tohoto pole klávesov´ ych-událost´ı nám dovoluje do kódu hry Beruˇsky jednoduˇse pˇridat metodu, která bude pˇrevádˇet t’uknut´ı na obrazovku na zmáˇcknut´ı klávesy. Jak tato funkce vypadá, viz následuj´ıc´ı kód: #define #define #define #define

UP DOWN LEFT RIGHT

0 1 2 3

#define #define #define #define #define #define

PLAYER_0 9 PLAYER_1 10 PLAYER_2 11 PLAYER_3 12 PLAYER_4 13 MENU_IN_GAME

14

int input::get_pressed_key(SDL_Event * event) { float mx = ((float) event->tfinger.x); float my = ((float) event->tfinger.y); if(mx < 0.3 && my > 0.5) { return my > 0.8 ? DOWN : UP; }

54


Portace

if(mx > 0.7 && my > 0.6) { return mx > 0.85 ? RIGHT : LEFT; } if(mx > 0.9 && my < 0.1) { return MENU_IN_GAME; // prav´ y horn´ ı roh obrazovky } if(my < 0.16) { float x = 120.0/game_resolution_x; if(mx < x) { return PLAYER_0; } if(mx > x && mx < x * 2) { return PLAYER_1; } if(mx > x * 2 && mx < x * 3) { return PLAYER_2; } if(mx > x * 3 && mx < x * 4) { return PLAYER_3; } if(mx > x * 4 && mx < x * 5) { return PLAYER_4; } } return -1; } ˇ ısla konstant v ukázce kódu jsou indexy do pole klávesov´ C´ ych-událost´ı. Toto pole se pˇri kaˇzdé hern´ı události celé proj´ıˇzd´ı a odpov´ıdaj´ıc´ı klávesovéudálosti se vykonávaj´ı. Z ukázky kódu je zároveˇ n vidˇet, ˇze t’uknut´ım do pravého horn´ıho rohu obrazovky se hráˇc dostane do hern´ıho menu. Dalˇs´ı oblast´ı, kterou bylo nutné kompletnˇe pˇredˇelat je v´ ybˇer hern´ıch level˚ u. V p˚ uvodn´ı verzi hry Beruˇsky bylo pˇrecházen´ı mezi levely vyˇreˇseno pomoc´ı hesel, kdy se hráˇci po dohrán´ı kaˇzdé u ´rovnˇe zobrazilo heslo pro pˇr´ıstup do dalˇs´ı u ´rovnˇe. Toto heslo si bylo nutné opsat a pˇri dalˇs´ım spuˇstˇen´ı hry bylo nutné toto heslo zadat do odpov´ıdaj´ıc´ı kolonku a zmáˇcknou tlaˇc´ıtko Play, aby se hráˇc dostal do poˇzadovaného levelu. Tento pˇr´ıstup je pro mobiln´ı hru 55


Portace

Obrázek 4.5: Ukázka v´ ybˇeru levelu v mobiln´ı hˇre Beruˇsky

zcela nevhodn´ y a naprosto odporuje zabˇehnut´ ym standard˚ um na poli mobiln´ıch her. Jak jiˇz bylo ˇreˇceno v kapitole 2.1 obsahuje hra Beruˇsky celkem 120 hern´ıch u ´rovn´ı. Tyto u ´rovnˇe jsou rozdˇeleny celkem do pˇeti obt´ıˇznost´ı, pˇriˇcemˇz nejv´ıce u ´rovn´ı obsahuje obt´ıˇznost Easy a to rovn´ ych 50. V mobiln´ıch hrách je standardem, ˇze hry, které jsou postaveny na velkém mnoˇzstv´ı krátk´ ych level˚ u, napˇr. hra Angry Birds [12], nab´ız´ı hráˇci obrazovku, na které je seznam v´ıce level˚ u najednou a hráˇc si m˚ uˇze zvolit, jak´ y level chce (samozˇrejmˇe nechyb´ı princip postupného odemykán´ı level˚ u jednoho po druhém). Nav´ıc je typické, ˇze hra nab´ız´ı v´ıce level˚ u, neˇzli se vejde do seznamu na jednu obrazovku, a proto existuje se seznamem level˚ u v´ıce obrazovek. Mezi tˇemito obrazovkami se obecnˇe pohybuje gestem taˇzen´ım prstu. A právˇe takov´ y systém jsme implementovali do mobiln´ı verze hry Beruˇsky, viz obrázek 4.5. Na obrázku je zachycen okamˇzik pˇrechodu mezi prvn´ı a druhou obrazovkou s v´ ybˇerem level˚ u. Tato ˇca´st hry byla oproti p˚ uvodn´ı verzi hry Beruˇsky kompletnˇe pˇredˇelána právˇe pro potˇreby mobiln´ıch zaˇr´ızen´ı.

56


4.4.3

Portace

Zmˇ ena z obrazovky na mal´ y displej

Problémy pˇri portaci hry Beruˇsky popsané v pˇredeˇslé kapitole mˇeli vˇsechno co doˇcinˇen´ı s ovládán´ım hry. V této kapitole si pov´ıme o problémech, které bylo pˇri portaci nutné vyˇreˇsit, spojené s velikost´ı obrazovky mobiln´ıch zaˇr´ızen´ı. Prvn´ım problémem, kter´ y se s velikost´ı obrazovek mobiln´ıch zaˇr´ızen´ı objevil, je paradoxnˇe jejich vysoké rozliˇsen´ı. V rámci boje o zákazn´ıka se v´ yrobci mobiln´ıch zaˇr´ızen´ı snaˇz´ı vˇsemoˇzn´ ymi silami b´ yti lepˇs´ı neˇz konkurence a do tohoto boje spadá i honba za nejvˇetˇs´ım rozliˇsen´ım. P˚ uvodn´ı hra Beruˇsky bˇeˇzela v rozliˇsen´ı 640 x 480 pixel˚ u, coˇz s pˇrehledem dneˇsn´ı mobiln´ı telefony pˇrekonávaj´ı. Problémem je, ˇze v tak malém rozliˇsen´ı je hra Beruˇsky na displeji mobiln´ıho telefonu velice malá a napˇr´ıklad na zaˇr´ızen´ı s dnes bˇeˇzn´ ym rozliˇsen´ım obrazovky 1196 x 768 zab´ırá necelou polovinu obrazu. Programov´ y kód byl z d˚ uvodu malého rozliˇsen´ı p˚ uvodn´ı hry upraven tak, ˇze v momentˇe kdy se pomoc´ı funkce SDL_RenderCopy, popsané v sekci 4.4.1, prom´ıtá zdrojov´ y obrázek na c´ılov´ y, tak se hodnoty souˇradnic se kter´ ymi se pracuje, násob´ı ˇc´ıslem 2. Toto zajist´ı, ˇze v´ ysledn´ y obraz je dostateˇcnˇe velk´ y a vyuˇz´ıvá celkovou plochu obrazovky i u zaˇr´ızen´ı s velk´ ym rozliˇsen´ım. Tato u ´prava s sebou nese zároveˇ n i dalˇs´ı problém. Aˇckoliv máme nyn´ı celou obrazovku mobiln´ıho zaˇr´ızen´ı vyuˇzitou, nové rozliˇsen´ı 1280 x 960 je v pomˇeru 4:3 (jako p˚ uvodn´ı rozliˇsen´ı), ale ˇsiroko´ uhl´ y displej mobiln´ıho zaˇr´ızen´ı takov´ y pomˇer stran nenab´ız´ı, a proto se ˇcást hern´ı plochy kresl´ı mimo obrazovku. Tento problém je jeˇstˇe v´ıce patrn´ y napˇr´ıklad na mobiln´ım zaˇr´ızen´ı Apple iPhone 4S, jeˇz disponuje rozliˇsen´ım 960 x 640 pixel˚ u. V tomto pˇr´ıpadˇe se mimo obrazovku kresl´ı jiˇz podstatná ˇca´st hern´ı plochy. Tento problém je moˇzné vyˇreˇsit pouze jedin´ ym zp˚ usobem. T´ım zp˚ usobem je umoˇznˇen´ı hráˇci posouvat hrac´ı plochou dle jeho libosti. Samotnou implementaci ˇreˇsen´ı tohoto problému lze jiˇz provést nˇekolika zp˚ usoby a lze tuto moˇznost posouván´ı hrac´ı plochy rozˇs´ıˇrit o moˇznost pˇribl´ıˇzen´ı/oddálen´ı (zoom) hrac´ı plochy. Tato kombinace nab´ız´ı nejv´ıce uˇzivatelského komfortu, ale za cenu sloˇzitˇejˇs´ıho ovládán´ı a komplikovanˇejˇs´ı implementace. Jelikoˇz by moˇznost zoomován´ı pˇrinesla dalˇs´ı otázky, na které nen´ı jednoznaˇcná odpovˇed’, jako napˇr. jak moc umoˇznit hráˇci hern´ı plochu pˇribl´ıˇzit/oddálit atd., rozhodli jsme se od moˇznosti zoomován´ı upustit a zamˇeˇrili jsme se pouze na moˇznost pohybován´ı hrac´ı plochou bez zmˇeny pˇribl´ıˇzen´ı. Samotná moˇznost posunut´ı hrac´ı plochy gestem taˇzen´ı prstem sebou nese 57


Portace

nˇekolik otázek, které je nutné zváˇzit. Nejd˚ uleˇzitˇejˇs´ı z tˇechto otázek je jak daleko m˚ uˇze hráˇc hrac´ı plochu posunout. Bude moci hráˇc posunout hrac´ı plochou mimo hranice obrazovky? A pokud ano, co se stane, kdyˇz taˇzen´ı pˇreruˇs´ı? Co se zobraz´ı v prostoru mimo hrac´ı oblast atd.? Abychom se vyhnuli tˇemto otázkám, implementovali jsme posunut´ı hrac´ı plochy pouze v rámci hranic obrazovky. To znamená, ˇze pokud hráˇc táhne hrac´ı plochou vpravo, povol´ıme mu táhnout maximálnˇe tak daleko, aby na levém okraji obrazovky nevznikla ˇza´dná mezera mezi okrajem obrazovky a okrajem hern´ı plochy. V´ yjimkou z tohoto pravidla je taˇzen´ı hern´ı plochy dol˚ u. V tomto pˇr´ıpadˇe hráˇci dolov´ıme táhnout tak daleko, ˇze horn´ı okraj hrac´ı plochy se posune smˇerem dol˚ u pod horn´ı liˇstu zobrazuj´ıc´ı ikony beruˇsek. Pro lepˇs´ı pˇredstavu viz obrázek C.1, zobrazuj´ıc´ı ve své horn´ı polovinˇe stav, kdy je hern´ı plocha mimo liˇstu s beruˇskami (obrazovka obsahuje horn´ı ˇcást hrac´ı plochy) a v doln´ı polovinˇe je obrázek, zobrazuj´ıc´ı situaci, kdy je hern´ı plocha posunuta nahoru, takˇze hráˇc vid´ı spodn´ı ˇca´st hrac´ı plochy a liˇsta s beruˇskami se kresl´ı nad hrac´ı plochou.

Obrázek 4.6: Ukázka PC verze hry Beruˇsky

Dalˇs´ım problémem u ´zce souvisej´ıc´ım s nutnost´ı posouvat hrac´ı plochou, z d˚ uvodu rozliˇsn´ ych velikost´ı displej˚ u mobiln´ıch zaˇr´ızen´ı, je jak´ ym zp˚ usobem zobrazovat na obrazovce hern´ı informace. Mezi tyto informace patˇr´ı poˇcet krok˚ u, které beruˇsky uˇsli od zaˇcátku hern´ı u ´rovnˇe, poˇcet sebran´ ych kl´ıˇc˚ ua poˇcet sebran´ ych krumpáˇc˚ u, které jednotlivé beruˇsky vlastn´ı. Vˇsechny tyto informace byly v p˚ uvodn´ı verzi hry zobrazeny nad hrac´ı plochou nebo pod n´ı a byli stále vidˇet. V mobiln´ı verzi hry Beruˇsky bylo, pro zobrazen´ı tˇechto informac´ı, zapotˇreb´ı zaˇc´ıt rozliˇsovat lokáln´ı souˇradnice v hern´ı u ´rovni a globáln´ı 58


Portace

souˇradnice obrazovky, které z˚ ustávaj´ı po celou dobu hry stejné. Dalˇs´ı problém, jenˇz je nutn´ y v souvislosti s vykreslován´ım hern´ı u ´rovnˇe vyˇreˇsit, je situace kdy hráˇc pohybuje beruˇskou a dostane se s n´ı k hranic´ım obrazovky v momentˇe, kdy hern´ı plocha pokraˇcuje dále. Pokud by se nic nestalo, tak by se v dalˇs´ım kroku beruˇska dostala do ˇca´sti hrac´ı plochy mimo obrazovku a hráˇc by v tu chv´ıli nevˇedˇel, co beruˇska právˇe dˇelá, takˇze by mohla omylem posunout nˇejakou bednu ˇci podobnˇe. Takové chován´ı by mˇelo negativn´ı dopad na spokojenost hráˇce, a proto jsme do mobiln´ı verze hry Beruˇsky implementovali automatické posunut´ı hrac´ı plochy v momentˇe, kdy se právˇe ovládaná beruˇska pˇribl´ıˇz´ı k okraji obrazovky a smˇerem, kter´ ym se beruˇska pohybuje je hern´ı plocha mimo obrazovku. Tento systém dovoluje proj´ıt celou hern´ı u ´roveˇ n bez nutnosti ruˇcn´ıho posouván´ı hrac´ı plochy. Posledn´ı problém velice u ´zce souvis´ı s automatick´ ym posouván´ım hrac´ı plochy, pˇribl´ıˇz´ı-li se beruˇska hranici obrazovky. T´ımto problémem je, ˇze v nˇekter´ ych situac´ıch kdy hráˇc pˇrep´ıná jednotlivé beruˇsky, tak novˇe vybraná beruˇska je mimo viditelnou hrac´ı plochu. V tomto pˇr´ıpadˇe chce hráˇc ihned vˇedˇet, kde se nacház´ı j´ım zvolená beruˇska. Tento problém je vyˇreˇsen automatick´ ym pˇrepnut´ım na ˇcást hrac´ı plochy obsahuj´ıc´ı novˇe vybranou beruˇsku.

59

5 Závˇer C´ılem této práce bylo zkonvertovat poˇc´ıtaˇcovou hru Beruˇsky na mobiln´ı platformy Android a iOS a prozkoumat moˇznosti bˇehu C/C++ kódu na tˇechto platformách. V této práci jsme si nejdˇr´ıve krátce pˇredstavili obˇe dvˇe platformy iOS a Android a poté jsme se pod´ıvali na moˇznosti multiplatformn´ıho v´ yvoje aplikac´ı pomoc´ı dostupn´ ych ˇreˇsen´ı. V této ˇcásti práce jsme zjistili, ˇze existuje ˇsirok´ y v´ ybˇer z technologi´ı a framework˚ u, od tˇech poskytuj´ıc´ıch moˇznost psan´ı aplikac´ı pomoc´ı HTML5 a CSS, aˇz po klasické frameworky poskytuj´ıc´ı moˇznost psan´ı aplikac´ı v jazyce C/C++. Ve vyhodnocen´ı této ˇcásti jsme se rozhodli, pro u ´ˇcel konverze vyuˇz´ıt knihovnu SDL 2.0. V dalˇs´ı ˇca´sti práce jsme se bl´ıˇze pod´ıvali na moˇznosti bˇehu C/C++ kódu na jednotliv´ ych platformách a u platformy Android jsme si podrobnˇe popsali jak bˇehu C/C++ kódu doc´ılit, jelikoˇz primárn´ım programovac´ım jazykem této platformy je jazyk Java. V realizaˇcn´ı ˇca´sti této práce jsme si popsali v´ yvojové prostˇred´ı pro jednotlivé platformy a struktury projekt˚ u, jeˇz tyto v´ yvojová prostˇred´ı pˇredepisuj´ı. Zjistili jsme, ˇze projekt pro platformu Android mus´ı m´ıt jasnˇe danou strukturu a vyuˇz´ıvá se zde konvenc´ı pˇred konfigurac´ı. Na druhé stranˇe od projektu pro platformu iOS nen´ı vyˇzadována ˇzádná striktn´ı struktura. Této skuteˇcnosti jsme s v´ yhodou vyuˇzili pˇri sd´ılen´ı jednoho zdrojového kódu pro obˇe platformy verzovac´ım systémem Git. V druhé polovinˇe realizaˇcn´ı ˇca´sti práce jsme si podrobnˇe popsali problémy pˇri pˇrevodu poˇc´ıtaˇcové hry na mobiln´ı zaˇr´ızen´ı s dotykov´ ym ovládán´ım. Nejprve jsme proˇsli nutné zmˇeny ve zdrojovém kódu s ohledem na vykreslován´ı v´ ysledného obrazu, poté jsme si proˇsli implementaci dotykového ovládán´ı a v posledn´ı ˇcásti jsme si ˇrekli nˇeco o problémech spojen´ ych s rozliˇsen´ım obrazovek mobiln´ıch zaˇr´ızen´ı. C´ıl této práce se nám podaˇrilo naplnit a nyn´ı lze poˇc´ıtaˇcovou hru Beruˇsky hrát na zaˇr´ızen´ıch s operaˇcn´ım systémem iOS a Android.

60

A Seznam pouˇzitých zkratek HTML HyperText Markup Language CSS Cascading Style Sheets GPU Graphics processing unit API Application Programming Interface RAD Rapid application development IDE Integrated Development Environment NDK Native Development Kit VM Virtual Machine JVM Java Virtual Machine JNI Java Native Interface JDK Java Development Kit SDL Simple DirectMedia Layer RFC Request for Comments XML Extensible Markup Language SCM Source Control Management

61

B Instalaˇcn´ı pˇr´ıruˇcka Na pˇriloˇzeném CD naleznete kompletn´ı Git repositáˇr, jeˇz obsahuje zdrojové soubory hry Beruˇsky a zároveˇ n konfiguraci Eclipse projektu i Xcode projektu. Tyto konfiguraˇcn´ı soubory lze vyuˇz´ıt pro import projektu hry beruˇsky do tˇechto v´ yvojov´ ych prostˇred´ı. Pro spuˇstˇen´ı na Android zaˇr´ızen´ı staˇc´ı poˇzadované zaˇr´ızen´ı pˇripojit pomoc´ı USB a v prostˇred´ı Eclipse spustit hru Beruˇsky na tomto zaˇr´ızen´ı. Pro spuˇstˇen´ı na iOS zaˇr´ızen´ı je potˇreba stát se ˇclenem iOS Developer ˇ Programu. Clenstv´ ı v tomto programu je placené. Po zaplacen´ı ˇclenstv´ı je potˇreba nakonfigurovat prostˇred´ı Xcode, coˇz v sobˇe zahrnuje vytvoˇren´ı vlastn´ıho certifikátu a dalˇs´ıch vˇec´ı. Podrobné informace lze nalézt na oficiáln´ıch stránkách iOS Developer Programu. Na pˇriloˇzeném CD se v adresáˇri berusky.mobile/jni/SDL nacház´ı dodateˇcné informace, jak zprovoznit projekt obsahuj´ıc´ı SDL na jednotliv´ ych platformách.

62

C Obsah pˇriloˇzeného CD Pˇriloˇzené CD obsahuje kompletn´ı Git repositáˇr pouˇzit´ y bˇehem implementaˇcn´ı ˇcásti této práce. Na obrázku je popis nejd˚ uleˇzitˇejˇs´ıch adresáˇr˚ u a soubor˚ u.

Obrázek C.1: Obsah pˇriloˇzeného CD

63

Literatura [1] RFC 2743. http://www.ietf.org/rfc/rfc2743.txt, Srpen 2013. [2] Generic LEvel EDitor 2D. http://gleed2d.codeplex.com, Srpen 2013. [3] Stage 3D. http://www.adobe.com/devnet/flashplayer/stage3d. html, Srpen 2013. [4] RFC 4401. http://tools.ietf.org/html/rfc4401, Srpen 2013. [5] Adobe Air. http://dojotoolkit.org/features/mobile, Srpen 2013. [6] Open Handset Alliance. http://www.openhandsetalliance.com, Srpen 2013. [7] Anakreon. http://anakreon.cz, Srpen 2013. [8] 975 Apple patent ˇc.7, 786. US7786975, Srpen 2013.

http://www.google.com/patents/

[9] Apportable. http://www.apportable.com, Srpen 2013. [10] Badland. http://www.badlandgame.com, Srpen 2013. [11] Android bagatelizován. http://www.engadget.com/2007/11/05/ symbian-nokia-microsoft-and-apple-downplay-android-relevance, Srpen 2013. [12] Angry Birds. http://www.angrybirds.com, Srpen 2013. [13] Box2D. http://box2d.org, Srpen 2013. [14] CocosBuilder. http://cocosbuilder.com, Srpen 2013. [15] Apache Cordova. http://cordova.apache.org, Srpen 2013. 64

LITERATURA

LITERATURA

[16] Beruˇsky domovská stránka. http://anakreon.cz/?q=node/1, Srpen 2013. [17] Tiled Map Editor. http://www.mapeditor.org, Srpen 2013. [18] Away3d Game Engine. http://away3d.com, Srpen 2013. [19] Citrus Game Engine. http://citrusengine.com, Srpen 2013. [20] Nape Physics Engine. http://napephys.com, Srpen 2013. [21] OpenGL ES. http://www.khronos.org/opengles/, Srpen 2013. [22] Oznámen´ı frameworku SDL 2.0. http://www.phoronix.com/scan. php?page=news_item&px=MTE0MDU, Srpen 2013. [23] Specifikace Java Native Interface. http://docs.oracle.com/javase/ 7/docs/technotes/guides/jni/spec/jniTOC.html, Srpen 2013. [24] Sokoban je PSPACE-´ upln´ y. http://webdocs.cs.ualberta.ca/~joe/ Preprints/Sokoban, Srpen 2013. [25] jQuery Mobile. http://jquerymobile.com, Srpen 2013. [26] Mach Kernel. https://en.wikipedia.org/wiki/Mach_(kernel), Srpen 2013. [27] Simple DirectMedia Layer. http://www.libsdl.org, Srpen 2013. [28] Lua. http://www.lua.org, Srpen 2013. [29] Dojo Mobile. 2013.

http://www.adobe.com/products/air.html, Srpen

[30] Rozloˇzen´ı mobiln´ıho trhu. http://marketingland.com/ mobile-market-share-android-iphone-gain-while-others-flail-50197, Srpen 2013. [31] Objective-C. 2013.

http://en.wikipedia.org/wiki/Objective-C, Srpen

[32] Git Home Page. http://git-scm.com/, Srpen 2013. [33] Away Physics. http://www.awayphysics.com, Srpen 2013. [34] Bad Piggies. http://www.badpiggies.com, Srpen 2013. 65

LITERATURA

LITERATURA

[35] Eclipse Android Plugin. http://developer.android.com/sdk/ installing/installing-adt.html, Srpen 2013. [36] Fibonacciho posloupnost. Fibonacci_number, Srpen 2013.

http://en.wikipedia.org/wiki/

[37] Cut The Rope. http://www.cuttherope.ie, Srpen 2013. [38] Corona SDK. http://www.coronalabs.com, Srpen 2013. [39] Marmalade SDK. http://www.madewithmarmalade.com, Srpen 2013. [40] Yunhe Shi, David Gregg, Andrew Beatty, and M. Anton Ertl. Virtual machine showdown: stack versus registers. In In VEE ’05: Proceedings of the 1st ACM/USENIX international conference on Virtual execution environments, pages 153–163. ACM, 2005. [41] Právn´ı spor Goolge vs. Oracle. http://www.wired.com/business/ 2010/10/google-oracle-android, Srpen 2013. [42] Starling. http://gamua.com/starling, Srpen 2013. [43] Sencha Touch. http://www.sencha.com/products/touch, Srpen 2013. [44] Historie verz´ı operaˇcn´ıho systému iOS. http://en.wikipedia.org/ wiki/IOS_version_history, Srpen 2013. [45] Dalvik VM. Srpen 2013.

http://en.wikipedia.org/wiki/Dalvik_(software),

[46] Unity zdarma. http://blogs.unity3d.com/2013/05/21/ putting-the-power-of-unity-in-the-hands-of-every-mobile-,year= {Srpen2013}developer. [47] zlib/libpng License (Zlib). http://opensource.org/licenses/Zlib, Srpen 2013.

66

Multiplatformní konverze hry pro platformy ios a Android

Recommend Documents