Мальцев Д.А.

Вопросы к экзамену

Раздел 1. Программирование в Windows.

1. OS Windows. Основные различия в версиях OS Windows. Понятие API, версии Windows API.
2. Система, управляемая сообщениями. Основные оконные сообщения. Функции для работы с сообщениями.
3. Основные этапы создания простейшего однооконного приложения.
4. Модальные и немодальные диалоговые окна. Окна сообщений. Диалоговые окна общего пользования.
5. Динамически загружаемые библиотеки (DLL). Явное и неявное подключение. Module Definition File.
6. Хуки (Hooks) и DLL. Разделяемые сегменты данных (Shared-секции).
7. Процессы и потоки. Классы процессов и приоритеты потоков.
8. Объекты синхронизации. Функции синхронизации потоков (ожидающие функции).

Раздел 2. Язык программирования C.

1. Типы данных в языке C.
2. Переменные и константы.
3. Основные инструкции языка С.
4. Указатели и массивы.
5. Структуры.
6. Функции.

Лабораторные работы

Требования к лабораторным работам

Лабораторная работа предполагает написание программы на C/C++ с использованием функций Win32 API (без использования MFC, VCL, ATL и т.п.). Один вариант л/р может сдавать не более двух человек. Естественно, эти л/р не должны быть одинаковыми (т.е. списанными друг с друга). В л/р допускается наличие одинаковых блоков кода только в общих местах, рассмотренных на лекциях или практических занятиях. Работа должна быть выполнена на уровне, соответствующем курсу ФМИиАТ УлГУ, который определяется мной. Значимые имена переменных, отступы табуляции и т.п. не только улучшают "читабельность" работы, но и способствуют ее скорейшей сдаче. Комментарии к исходному тексту работы добавляются студентом по мере необходимости и в достаточном количестве. В заголовке каждого файла работы обязательно наличие следующих атрибутов:

Фамилия Имя Отчество.
Группа и курс.
Номер л/р. Вариант л/р.
Текст задания л/р.

Эта информация должна присутствовать в About (О программе) исполняемого файла.

Задания для первой л/р

1. Просмотрщик bmp-файлов. Принимает в командной строке имя файла, открывает окно и показывает картину, растягивая ее на все окно (не нарушая пропорций).
2. Программа открывает окно, заголовком которого является командная строка. Обеспечить возможность перетаскивания окна за любую точку его содержимого.
3. Программа принимает в командной строке число N и создает окно в форме правильного N-угольника.
4. Программа открывает окно, заголовком которого является командная строка. При перетаскивании окна, когда оно приближается на 15 или менее пикселов к границе экрана, оно должно автоматически "прилипать" к границе. "Отлипание" должно происходить аналогично.
5. Проигрыватель wav-файлов. Принимает в командной строке имя файла, открывает окно и при нажатии левой кнопки мыши в пределах окна проигрывает указанный wav-файл.
6. Программа открывает окно. При изменении размеров окна с помощью мыши окно должно быть нельзя уменьшить менее чем до 300x200 и увеличить более чем до 600x400.
7. Программа открывает два окна, которые имеют одинаковый размер (200x200) и располагаются в один ряд по горизонтали. При перетаскивании первого окна второе также должно изменять свое местоположение, чтобы положение окон относительно друг друга не менялось.
8. Программа открывает окно 300x300, в центре которого нарисован черный квардрат 200x200. При изменении размеров окна квадрат также пропорционально изменяет свои размеры.
9. Программа открывает окно. При нажатии левой кнопкой мыши внутри окна в текстовый файл записывается текущее время и координаты курсора мыши относительно верхнего левого угла окна.
10. Программа открывает окно, заголовком которого является командная строка. В окне отображаются текущие координаты верхнего левого угла окна и размер окна. При перетаскивании окна или изменении размеров числа в окне также должны меняться.

Задания для второй л/р

1. Реализовать три разных алгоритма сортировки, работающих в трех потоках. Все алгоритмы работают с одним массивом, т.е. нужно реализовать их синхронизацию, таким образом: поток захватывает эту область памяти, случайным образом заполняет ее, и начинает сортировать, потом освобождает эту область памяти для других потоков. Также нужно вывести такую информацию: тип сортировки, время старта, время окончания работы потока, время, ушедшее на сортировку.
2. Подвесить хук ко всем потокам, и с его помошью отлавливать нажатия на клавиши и записывать их в файл.
3. Подвесить хук ко всем потокам, и с его помошью отлавливать перемещение окна и изменение его размеров. В файл записывать: заголовок окна, его положение и размеры, плюс дата и время изменения.
4. Смоделировать солнечную систему (Солнце, планеты и Луну). Пропорции расстояний от Солнца до планет и от Земли до Луны можно не соблюдать. Главное - чтобы все было отчетливо нарисовано. Каждая планета (и Луна тоже) управляется отдельной нитью. Одна из планет (Земля) движется самостоятельно с заранее заданной скоростью, движение остальных планет осуществляется через синхронизацию с движением Земли. Все орбиты считать круговыми.
5. Две нити. Одна нить порождает случайное количество (от 3 до 12) случайных чисел, которые могут быть длинами сторон соответствующего многоугольника; вторая нить отрисовывает в окне в случайном месте многоугольник, длины сторон которого порождены первой нитью. Передача чисел происходит с использованием синхронизации.
6. Подвесить хук ко всем потокам, и с его помошью отлавливать нажатия на кнопки мыши. Записывать в файл дату и время нажатия, координаты курсора на экране, а также какая кнопка нажата.
7. Три нити. Одна генерирует тройки чисел, вторая решает соответсвующее квадратное уравнение, третья записывает данные о решении в файл (a, b, c, D, x1, x2). Передача чисел происходит с использованием синхронизации.
8. Игра в крестики-нолики. Играют две нити. Провести 1000 партий, окончательный вид поля для каждой партии вывести в файл, результаты (счет, например, 500:500) вывести в окне. Взаимодействие нитей через синхронизацию. Ходы делаются не случайным образом, а в соответствии с правилами и стратегией на не-проигрыш.
9. Игра "камень-ножницы-бумага". Три нити генерируют случайно свои ходы. Провести 10000 ходов. Данные о ходах вывести в файл. Результат в виде счета вывести в окне. Взаимодействие нитей через синхронизацию.
10. Три нити. Первая генерирует три точки на плоскости в области (0..10, 0..10), вторая одну точку в этой же области. Третья принимает данные от первых двух нитей и определяет, лежит ли точка внутри треугольника. Данные о координатах всех точек и результат работы третьей нити записывать в файл. Провести 10000 итераций. Количество удачных итераций (точка находится внутри треугольника) вывести в окне.

Задания для третьей л/р

1. Реализовать простейший текстовый редактор, обладающий возможностями стандартного notepad, поставляемого с Windows. Фичи, которые желательно видеть (плюсик на экзамене), но необязательно делать: печать и все что с ней связано, переход по номеру строки и отображение самих номеров строк, форматирование текста, чтобы он помещался в окно. Остальные возможности notepad должны быть реализованы обязательно. Небольшое дополнение: обязательно должна быть возможность выбора шрифта (тип, размер и пр.) для всего текста в редакторе. Т.е. я от вас не требую RichEdit'a - шрифт применяется ко всему тексту.
2. Реализовать простейший графический редактор, аналог Paint'а, поставляемого с Windows. Различия в следующем: убираем все виды выделения, заливку, увеличительное стекло и спрэй. Оставляем: кисть, линия/поли-линия, текст, прямоугольник, овал. Для всех этих объектов должна быть предоставлена возможность изменения кисти, карандаша и пр. Сохранять художества в BMP-файл, читать из него же. Хорошо бы видеть toolbar. Печать, как и в первом пункте, желательна, но не обязательна.
3. Реализовать простейший файловый менеджер. Типа TotalCommander (реализации Far'а не предлагать - т.к. курс программирование в Windows и поэтому хотелось бы видеть окошки). Реализовать следующие возможности: копирование, перемещение, удаление, переименование, запуск/открытие файла. Из настроек редактора: выбор дефолтного просмотрщика файлов (по умолчанию пусть будет notepad), выбор дефолтного редактора файлов (WordPad), цвет бэкграунда программы (по умолчанию серый, а не белый). Toolbar желателен. Иконки файлов считанные у системы, тоже желательно видеть (в этом случае лучше использовать List-View Control). Не желательно, но по некоторым вопросам реализации можно обращаться ко мне, ессно при помощи почты - сразу сказать, как получить иконку у файла я не смогу :) Полезная ссылка: Пространство имён shell.
4. Реализовать простейший просмотрщик Web-страниц. Функциональность как у стандартного MS Explorer. В настройки вынести: стартовую страницу, собственный списочек Избранного и пр. Toolbar обязателен, если сделаете в точности как у Эксплорера (с 16-битными картинками и текстом на некоторых кнопках справа), будет дополнительный плюс на экзамене.
5. Реализовать эксплорер по папкам. Аналог того что появляется при выборе Start->My Computer. Слева дерево папок, справа список файлов. Действия аналогичны заданию с "файловым менеджером". Условия на которых можно обращаться за помощью ко мне, аналогичны заданию с "файловым менеджером".
6. Реализовать простейшую игрушку - Тетрис. Т.к. игра должна быть игрой интересной, то и оформлена она должна быть соответствующим образом - красивые кнопочки, красивый бэк, все выводится без морганий и желательно без тормозов на компьютерах в л/р классе. Да, желательно использовать GDI, т.к. я не могу обещать последних версий драйверов для видеокарт (OpenGL) и установленного DirectX 9.0 (соотв. DirectX). Помимо графики, игрушка должна пищать, т.е. воспроизводить какие-нибудь звуки на какие-нибудь события.
7. Реализовать простейший вьюэр картинок. Аналог Windows Picture and Fax Viewer из Windows XP. Желательно использовать GDI+. Поддерживаемые форматы: BMP, JPEG, PNG. Функции стандартные: выбираем папочку, выводится первая картинка, далее нажимая вверх и вниз выводятся соотв. предыдущая и последующая картинки. Желательно, но необязательно, видеть слева дерево файлов и папок. Обязательно реализовать режим слайд-шоу. Если будут трудности с разворотом на весь экран, можно это делать в оконном режиме.
8. Реализовать проигрыватель звуковых файлов. Пример - WinAmp (кста, файлы можно играть с его помощью). Что нужно помимо стандартных кнопок СТАРТ, СТОП, ПАУЗА: playlist, вывод текущего проигрываемого файла, зацикливание, случайный выбор мелодии. Если будете делать только проигрыватель звуковых файлов (можно только wav, но крайне не желательно), то он должен влазить в высоту заголовка окна, как WinAmp в свернутом состоянии. Если же реализуете проигрывание видео файлов (ActiveX MediaPlayer вам в руки), то оформить лучше в виде стандартного (старого) Windows - проигрывателя.
9. Создать подобие Registry Editor (regedit.exe) из стандартной поставки MS Windows. Нужно уметь: добавлять ключи, создавать ключи, устанавливать значения для ключей, удалять ключи, переименовывать ключи. То же самое и для значений ключей и для данных. Подсказка: не грузите в дерево слева сразу все ключи - грузите только тогда, когда мы начинаем разворачивать node дерева (жмем на "+"). Поиск должен быть обязательно, хотя бы по имени ключа. Контекстное меню (по правой клавиши мыши) крайне рекомендуется.
10. Сделать подобие инсталляционной программы. Внимание, никакими NSIS, InoSetup или их подобиями пользоваться нельзя! Должны быть следующие экраны: Welcome, Выбор папки, Выбор типа установки (пара чек боксов), Установка с прогресс баром, Finish. Инсталлится пусть 2-3 текстовых файла из исходников. Файлы можно запихнуть как в exe, так и просто положить рядом с exe. Главное в этой программе, показать умение работать с Property Sheet и Property Pages.

Дополнительные материалы

Настройка рабочего окружения.

Прямая ссылка на скачивание Visual Studio Community.
Другие продукты из этой серии можно посмотреть на сайте visualstudio.com.
Visual Studio Code - удобный редактор для разных языков программирования и различных платформ.
Справка Microsoft Docs по Win32 API: Онлайн версия | Оффлайн версия для Visual Studio 2008 SP1.

Ключевые моменты установки:

Вкладка "Рабочие нагрузки" (Workloads) - чекаем "Разработка классических приложений на С++" (Desktop development with C++).
Вкладка "Языковые пакеты" (Language packs) - оставить только английский.
Остальное по желанию, в любой момент установленные компоненты можно изменить.

Полезные ссылки.

Microsoft's Old API Help File Reborn - справка по Win32 API в виде одного chm-файла. Немного устарела, но все еще норм. Есть вероятность, что браузер испортит загруженный файл справки. Возпользуйтесь другим загрузчиком или этим скриптом на питоне
Russian Software Developer Network | Хуки и DLL
realcoding.net - Программирование для всех | Процессы в Windows
Сcылки по Win32 API: The Code Project | CodeGuru
Ссылки по С++: cppreference.com | cplusplus.com | Compiler Explorer | РГ21 С++ Россия

Видеоматериалы.

Channel 9 - Видео для разработчиков от создателей продуктов и служб Майкрософт.
Microsoft Visual Studio - Официальный канал Visual Studio на YouTube.
Углубленное программирование на С/С++, читает Алексей Петров.

Кафедра ИТ, ФМИиАТ

Программирование в ОС Windows