Game Programming All in One. Premier Press

BRUNO MIGUEL TEIXEIRA DE SOUSA

RONALD PENTON

Publisher: Stacy L. Hiquet, Marketing Manager: Heather Buzzingham, Managing Editor: Sandy Doell, Acquisitions Editor: Mitzi Foster, Series Editor: André LaMothe, Project Editor: Heather Talbot, Technical Reviewer: André LaMothe, Copy Editor: Jenny Davidson, Interior Layout: Marian Hartsough, Cover Design: Mike Tanamachi, CD-ROM Producer: Keith Davenport, Indexer: Kelly Talbot
Proofreaders: Anne Owen, Fran Blauw, Linda Seifert

Game Programming All in One

Acknowledgments
Now is the time I should go up to the stage, get the Oscar, and recite a booklength
script of all the people that helped make this book. However, the
thank you would probably be as big as this book, so to prevent from forgetting anyone,
I would like to thank everyone that directly or indirectly made this book possible.

On the technical side, I would like to thank the people at Premier Press for giving
me the opportunity to write this book. I would also like to thank my editors, Emi
Smith, Mitzi Foster, Heather Talbot, and Jenny Davidson for all their patience and
all they had to put up with. (Yes, the usual delays and the incessant questions.)
Please remember that what you are reading is not a book that I wrote myself, but
one that comprises the work of many talented people who are usually forgotten.
I would also like to thank André LaMothe for reviewing the book.

On the personal side, I would like to thank my mom and dad for their support and
love during my life, and of course, for paying those enormous Internet bills when I
was still learning game programming.

I would also like to thank all of my friends and relatives for their support not only
with the book, but also with my life. I would like to send a special thanks to Diana
for always being there for me whenever I needed her.
Last, and probably most important, I would like to thank Ana for her love, support,
patience, and just about everything. I love you from the bottom of my heart.

About the Author
BRUNO MIGUEL TEIXEIRA DE SOUSA began programming at age 11. Although he
began his programming career at age 15 as a database programmer in Visual Basic,
he never lost his passion for game development. Two years later, he began a fulltime
career performing general game programming for a UK-based company. He
has been using C++ for more than 4 years and remains an avid game hobbyist.

RONALD PENTON wrote Chapter 17. Ron started programming on his Tandy 1000TL
way back in 1989, when he became interested in making games, rather than just
playing them. Ever since then, he has been on a never-ending quest to learn more
about computers and become more efficient at programming them. He started
school at the Rochester Institute of Technology in 1998, and is currently finishing
his bachelor’s degree in computer science at The University of Buffalo.

Introduction

I still remember my first trip to the arcades. I was four years old, and my father

took me to a local fair where I played a racing game. I instantly fell in love with

games. I wanted to play them; I wanted to design them.

At the age of eight I started programming my old ZX Spectrum with 64KB of memory

and an old tape player, and I had fun like I never had before.

It wasn’t until the age of 13 that I seriously started programming games. Reading

anything I could get my hands on about programming, I managed to do some

VGA (if you are young, you probably don’t know what VGA is) games in Pascal and

evolved from there.

When I first logged on to the Internet, in 1995, if I’m not mistaken, I found a

whole new world. Among other things, it housed a collection of sites about game

programming with enough information to last a lifetime. I was amazed.

Today, I do remote programming from Portugal (when will someone put some bucks

on the table and start a game company here?) and work on tools for programmers.

I’ve also decided to go to college to pursue a Mathematics and Computer Science

degree at the Universidade do Minho here in Portugal. I hope I can finish it.

This book is a collection of my own experiments during these last years. I hope it

will help you get started as a game programmer. But don’t finish this book and stop

there; there are loads of other good books and sites you should read to continue

your career. This book is just the tip of the iceberg.

I’ve created an Internet site for this book where I include errata, updated source

code, and more information regarding this book. You can visit it at http://gpaione.kyuumu.com.

Also, don’t hesitate to e-mail me (bsousa@kyuumu.com) if you have any questions

about the book, the source code on the CD, or just general questions about game

development. Of course, if you just finished your game and want someone to play

it, don’t forget to send me an e-mail so I can try it.

Also, if you want a live chat, you can probably find me in GameDev’s IRC channel

(http://www.gamedev.net/). Just ask for Akura.

What You Are Going to Learn

This is an ambitious book; it covers all the elements to get you started in developing

your own games, including:

■ The basics of C++ programming

■ C++ techniques and practices

■ Windows programming

■ The DirectX 8.0 API

■ Game programming techniques

And a little more . . .

How This Book Is Organized

This book is divided into four parts. Each relies on the preceding part to explain

the concepts. If you already know C++ programming, you can just skim through the

first part and move to Parts 2 and 3, but if you are a beginner, I suggest you read

this book linearly, from start to finish.

Part 1 covers C++ programming. You will learn the basics and the most important

aspects of C++ programming, such as text input and output, file manipulation, and

pointers. You will also develop two simple text games.

Part 2 explains Windows programming and DirectX. It covers the basics to get your

Windows application running and covers in detail the three main components of

DirectX: DirectXGraphics, DirectSound, and DirectInput. In this part, you will

build Mirus, the game library you will be using in this book.

In Part 3, you will see many game programming related fields, such as mathematics,

physics, and artificial intelligence. You finish this part by building a breakout type of game.

Part 4 contains the appendixes, where you can find information about using the

CD-ROM, the debugging application, the chapter exercises’ answers, and some references

you may want to check while you read the book.

Don’t forget to check out the CD; it contains loads of cool tools and all the source

code included in the book (which should save you a lot of time). You will need your

own copy of Microsoft Visual C++ to compile the source code from the CD-ROM.

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Product details

Price
File Size	27,112 KB
Pages	993 p
File Type	PDF format
ISBN	1-931841-23-3
Copyright	2002 by Premier Press

Contents at a Glance
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . xxxvi
Part One
C++ Programming. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Chapter 1 Introduction to C++ Programming . . . . . 3
Chapter 2 Variables and Operators. . . . . . . . . 25
Chapter 3 Functions and Program Flow . . . . . . . 51
Chapter 4 Multiple Files and the Preprocessor . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Chapter 5 Arrays, Pointers, and Strings. . . . . 107
Chapter 6 Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
Chapter 7 Developing Monster . . . . . . . . . . . . 197
Chapter 8 Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Chapter 9 Basic Software Architecture . . . . . 279
Part Two
Windows Programming . . . . . . . . . . . 297
Chapter 10 Designing Your Game
Library: Mirus . . . . . . . . . . . . . . 299
Chapter 11 Beginning Windows Programming . . . . 317
Chapter 12 Introduction to DirectX . . . . . . . . . 357
Chapter 13 DirectX Graphics . . . . . . . . . . . . . 369
Chapter 14 DirectInput . . . . . . . . . . . . . . . . . 521
Chapter 15 DirectSound . . . . . . . . . . . . . . . . 567
Part Three
Hardcore Game Programming . . . . . . 595
Chapter 16 Introduction to Game Design . . . . . . 597
Chapter 17 Data Structures and
Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . 609
Chapter 18 The Mathematical Side of Games . . . 661
Chapter 19 Introduction to Artificial
Intelligence . . . . . . . . . . . . . . . . . 697
Chapter 20 Introduction to Physics Modeling . . . 723
Chapter 21 Building Breaking Through . . . . . . . 791
Chapter 22 Publishing Your Game . . . . . . . . . . 851
Part Four
Appendixes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 863
Appendix A What’s on the CD-ROM . . . . . . . . . 865
Appendix B Debugging Using Microsoft
Visual C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 870
Appendix C Binary, Hexadecimal, and
Decimal System. . . . . . . . . . . . . . . 874
Appendix D A C Primer . . . . . . . . . . . . . . . . . 877
Appendix E Answers to the Exercises . . . . . . . 885
Appendix F C++ Keywords . . . . . . . . . . . . . . . 893
Appendix G Useful Tables . . . . . . . . . . . . . . . 895
Appendix H More Resources . . . . . . . . . . . . . 902
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 907


Table of Contents

Letter from the Series Editor . . . . . . . xxxiv

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxvi

Part One

C++ Programming. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Chapter 1

Introduction to C++ Programming . . . 3

Why Use C++? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Setting Up Visual C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Creating a Workspace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Creating Projects. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Creating and Adding Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Your First Program:“Hello all you happy people” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Structure of a C++ Program . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Program Design Language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Program Source and Compiling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Objects and Linking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Executable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Commenting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Catching Errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Warnings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Questions and Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Chapter 2

Variables and Operators . . . . . . 25

Variables and Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

What Type of Variables Are There? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Using Variables in Your Programs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Declaring a Variable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Using Variables. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Initializing Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Variable Modifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Const . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Variable Naming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Redefining Types. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

What Is an Operator? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Assignment Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Mathematical Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Unary Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Binary Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

Compound Assignment Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

Bitwise Shift Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

Relational Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

Conditional Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Logical Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

Operator Precedence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

Questions and Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

Chapter 3

Functions and Program Flow . . . . . 51

Functions:What Are They and What Are They Used For? . . . . . . . . . . . . . . 52

Creating and Using Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Declaring the Prototype . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Return Type. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Name . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Function Body . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Default Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

Variable Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

Locals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Global . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Static . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

Recursion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

Things to Remember When Using Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

Program Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

Code Blocks and Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

if, else if, else Statements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

if . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

else . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

while, do ... while, and for Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

while . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

do ... while . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

for . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

Breaking and Continuing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

break . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

continue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

Switching to switch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

Randomizing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

First Game:“Craps” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

Objective. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

Rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

Questions and Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

Chapter 4

Multiple Files and the Preprocessor . . . . . . . . . . . 95

Differences between Source and Header Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

Handling Multiple Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

What Is the Preprocessor? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

Avoiding Multiple Includes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

Using #pragma. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

Using #ifdef, #define, and #endif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

Macros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

Other Preprocessor Directives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

Chapter 5

Arrays, Pointers, and Strings . . . 107

What Is an Array? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

Declaring and Using an Array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

Declaration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

Using . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

Initializing an Array. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

Multi-Dimensional Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

Pointers to What? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

Pointers and Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

Declaring and Initializing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

Using Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

Pointers and Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

Relation of Pointers to Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

Passing Arrays to Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

Declaring and Allocating Memory to a Pointer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

Allocating the Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

Freeing the Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

Pointer Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

Manipulating Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

memcpy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

memset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

Strings and Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

Using Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

Strings and Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

String Allocation at Compilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

Input and Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

String Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

strcpy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

strncpy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

strlen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

strcat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

strncat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

strcmp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

strncmp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

strchr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

strstr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

atoi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

atof . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

atol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

sprintf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

strftime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

Questions and Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

Chapter 6

Classes. . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

What Is a Class? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

New Types. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

Building Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

Using Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

Private, Protected, and Public Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

private . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

public. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

protected. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

What Kind of Access Is Right? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

Constructors and the Destructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

Default Constructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

General Constructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

Copy Constructor and References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

Destructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

Operator Overloading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

Putting It All Together—The String Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

Basics of Inheritance and Polymorphism. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

Inheritance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

Deriving from a Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

Virtual Methods. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

Polymorphism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178

Casting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180

Enumerations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

Unions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

Static Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

Useful Techniques Using Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

A Singleton Class. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

An Object Factory. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

Questions and Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196

Chapter 7

Developing Monster . . . . . . . . . . 197

ConLib . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199

Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

Building Monster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

Objective. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

Rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216

Game Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216

Thinking in Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216

Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244

Chapter 8

Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

What Is a Stream? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246

Binary and Text Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246

Input and Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247

istream . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247

get. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248

getline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249

ignore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250

Extraction Operator (>>) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251

ostream . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251

put . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251

flush . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252

Insertion Operator (<<) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252

File Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253

Opening and Closing Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253

open . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254

close . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

is_open . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256

Text . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259

Binary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264

write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264

read. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267

seekg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268

seekp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269

tellg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269

tellp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269

Modifying Monster to Save and Load Games . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277

Questions and Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278

Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278

Chapter 9

Basic Software Architecture . . . 279

The Importance of Software Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280

Design Approaches. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281

Top Down . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281

Bottom Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282

Top Down Versus Bottom Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282

Some Basic Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283

Example 1: Assignment Instead of Equality Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283

Example 2: Statements Versus Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284

Example 3: Macros Versus Inline Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284

Example 4: Private Versus Public, the First Case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285

Example 5: Private Versus Public, the Second Case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287

Modules and Multiple Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288

Creating Modules with C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288

Why Make Something a Module? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288

Naming Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289

Function Naming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289

Variable Names . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290

Identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290

Where Common Sense Beats Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292

The Design Used in This Book. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293

Questions and Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294

Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295

Part Two

Windows Programming . . . . . . . . . . . 297

Chapter 10

Designing Your Game Library: Mirus . . . . . . . . . . . . 299

General Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300

Mirus Components. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

Helper Component . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

Window Component . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302

Graphics Component. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302

mrScreen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303

mrRGBAImage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303

mrSurface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304

mrTexture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304

mrTemplateSet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304

mrAnimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305

mrABO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305

Sound Component. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306

mrSoundPlayer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306

mrCDPlayer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306

Input Component . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307

mrKeyboard. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307

mrMouse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307

mrJoystick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308

Building the Help Component. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308

Declaring the Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308

mrTimer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309

How to Create the Error File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315

How to Use Mirus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316

Questions and Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316

Chapter 11

Beginning Windows Programming . . 317

History of Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318

Introduction to Windows Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319

Windows. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319

Multitasking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321

Windows Has Its Own API . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322

Message Queues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322

Visual C++ and Windows Applications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322

Building the Windows Application. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323

WinMain Versus Main. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326

Creating the Window . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328

The Window Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328

Creating the Window . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332

The Message Loop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334

The Message Handler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335

Creating a Real-Time Message Loop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336

Making a Reusable Window Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342

Using the Mirus Window Framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350

Some Common Window Functions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351

SetPosition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351

GetPosition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352

SetSize . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354

GetSize . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354

Show. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355

Questions and Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355

Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356

Chapter 12

Introduction to DirectX . . . . . . . 357

What Is DirectX? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358

Brief History of DirectX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359

Why Use DirectX? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360

DirectX Components. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361

How Does DirectX Work? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362

Hardware Abstraction Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362

The Component Object Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363

Virtual Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365

COM and DirectX. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365

How to Use DirectX with Visual C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367

Questions and Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367

Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368

Chapter 13

DirectX Graphics . . . . . . . . . . . 369

Interfaces You Will Be Using . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370

Using Direct3D:The Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372

Surfaces, Buffers, and Swap Chains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387

Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387

Buffers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388

Swap Chains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388

Rendering Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389

Vertices, Polygons, and Textures. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397

Vertices and Polygons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397

Textures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398

Texture Coordinates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399

From the Third Dimension to the Second . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401

Rendering in 2D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401

Windows Bitmaps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411

Bitmap Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411

Loading a Bitmap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413

Full Screen and Other Bit Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414

Color Theory and Color Keying. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416

Color Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416

Color Keying . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419

Targa Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420

Structure of a Targa File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420

Loading a Targa File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421

Animation and Template Sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422

Animation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422

Template Sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423

Collision Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424

Bounding Volumes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424

Bounding Circles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425

Bounding Rectangles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426

2D Image Manipulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428

Translation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428

Scaling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429

Rotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430

2D Primitives Revealed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433

Lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433

Rectangles and Other Polygons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437

Circles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438

Developing Mirus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438

mrScreen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439

mrRGBAImage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458

mrSurface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472

mrTexture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480

mrTemplateSet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488

mrAnimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493

mrABO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519

Questions and Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519

Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 520

Chapter 14

DirectInput . . . . . . . . . . . . . . . 521

Introduction to DirectInput. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522

Unbuffered Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523

Buffered Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523

mrInputManager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524

mrKeyboard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527

mrMouse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541

mrJoystick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565

Questions and Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566

Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566

Chapter 15

DirectSound . . . . . . . . . . . . . . 567

Sound Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568

DirectSound Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 569

mrSoundPlayer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571

mrSound. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575

Media Control Interface. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 586

mrCDPlayer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593

Questions and Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593

Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594

Part Three

Hardcore Game Programming . . . . . . 595

Chapter 16

Introduction to Game Design . . . . 597

What Is Game Design? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 598

The Dreadful Design Document . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 599

Why the “It’s in My Head” Technique Isn’t Good . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 600

The Two Types of Designs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 600

Mini Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601

Complete Design. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601

A Fill In Design Document Template . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602

General Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602

Target System and Requirements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602

Story . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602

Theme: Graphics and Sound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603

Menus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603

Playing a Game . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603

Characters and NPCs Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603

Artificial Intelligence Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603

A Sample Game Design: Space Invaders. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604

General Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604

Target System and Requirements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604

Story . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605

Theme: Graphics and Sound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605

Menus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605

Start New Game. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605

Continue Previously Saved Game . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605

See Table of High Scores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605

Options. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606

Exit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606

Playing a Game . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606

Characters and NPCs Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606

Normal Ships. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607

Bonus Ships . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607

Artificial Intelligence Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607

Questions and Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 608

Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 608

Chapter 17

Data Structures and Algorithms . . . . . . . . . . . . 609

The Importance of the Correct Data Structures and Algorithms . . . . . . . 610

Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612

Basic Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 613

Iterators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615

Inserting into a List . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618

Appending Items to a List . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 619

Deleting a Node from a List . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 620

Doubly Linked Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621

Modifying the Algorithms for Doubly Linked Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622

Circular Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622

Advantages of Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623

Disadvantages of Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623

Trees. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 624

General Trees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625

Constructing a General Tree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 629

Traversing a General Tree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 630

General Tree Destructor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 632

Uses of General Trees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 632

Binary Search Trees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633

A Primer on Binary Trees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633

What Is a Binary Search Tree? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 634

Searching a Binary Search Tree. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635

Inserting into a Binary Search Tree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 637

Removing a Value from a Binary Search Tree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 638

Efficiency Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 646

Uses of Binary Search Trees. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 647

Sorting Data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 648

Bubble Sort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 648

Swap Counter Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 649

Declining Inner Iterations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 650

Combining the Optimizations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 650

The Quick Sort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 651

Another Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653

Source Listing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653

Comparisons of the Sorts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 655

Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 656

RLE Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 657

RLE Compression Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 658

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 659

Questions and Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 659

Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 660

Chapter 18

The Mathematical Side of Games . . . . . . . . . . . . . 661

Trigonometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 662

Visual Representation and Laws. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 662

Angle Relations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 666

Vectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 667

Addition and Subtraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 671

Scalar Multiplication and Division . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 673

Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 674

Normalization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 674

Perpendicular Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 675

Dot Product . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 676

Perp-dot Product. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 677

Matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 678

Addition and Subtraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 681

Scalar and Multiplication and Division . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 682

Special Matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 684

Transpose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 685

Matrix Concatenation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 686

Vector Transformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 688

Probability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 688

Sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 689

Union . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 689

Intersection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 690

Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 691

Integration and Differentiation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 692

Differentiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 693

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 694

Questions and Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 694

Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 695

Chapter 19

Introduction to Artificial Intelligence . . . . . . . . 697

The Various Fields of Artificial Intelligence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 698

Expert Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 698

Fuzzy Logic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 701

Genetic Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 703

Neural Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 706

Deterministic Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 707

Random Motion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 707

Tracking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 709

Patterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 710

Finite State Machines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 713

Fuzzy Logic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 715

Fuzzy Logic Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 715

Fuzzy Matrices. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 717

A Simple Method for Memory. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 719

Artificial Intelligence and Games . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 720

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 720

Questions and Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 721

Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 721

Chapter 20

Introduction to Physics Modeling . . . . . . . . . . . 723

Introduction to Physics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 724

Building a Physics Engine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 725

Why Make a Physics Engine? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 725

Designing the Engine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 725

mrEntity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 726

Basic Physics Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 728

Mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 728

Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 729

Position . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 729

Velocity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 731

Linear Velocity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 731

Angular Velocity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 732

Acceleration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 732

Linear Acceleration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 733

Angular Acceleration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 733

Center of Mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 734

Forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 735

Linear Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 736

Torque. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 739

The Resulted Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 740

Gravitational Interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 741

Law of Universal Gravitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 742

Gravity on Earth and Other Planets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 743

Simulating Projectiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 745

Friction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 748

Friction Concept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 748

Decomposing Friction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 749

The Normal Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 749

Static Friction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 751

Kinetic Friction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 752

Friction on a Sloped Surface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 752

The Computer Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 753

Handling Collisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 755

Maintaining the Momentum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 755

Conservation of Momentum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 755

The Impulse Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 756

Simulating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 761

Getting the Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 763

Particle Systems. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 770

Particle Systems 101 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 770

Designing a Particle System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 770

Particle Systems’ Data Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 770

Making It Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 775

Particle Demo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 784

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 788

Questions and Answers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 788

Exercises. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 789

Chapter 21

Building Breaking Through . . . . . 791

Designing Breaking Through . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 792

General Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 792

Target System and Requirements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 792

Story . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 793

Rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 793

Theme: Graphics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 794

Menus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 795

Playing a Game . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 796

Code Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 798

btBlock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 798

btPaddle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 798

btBall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 798

btGame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 799

BreakThroughWindow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 799

Building Breaking Through . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 799

btBlock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 800

btPaddle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 804

btBall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 809

btGame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 817

BreakThroughWindow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 848

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 850

Chapter 22

Publishing Your Game . . . . . . . . 851

Is Your Game Worth Publishing? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 852

Whose Door to Knock On. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 853

Learn to Knock Correctly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 854

Contracts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 854

Non-disclosure Agreement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 855

The Actual Publishing Contract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 856

Milestones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 856

Bug Report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 856

Release Day. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 857

No Publisher, Now What? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 857

Interviews. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 857

Niels Bauer: Niels Bauer Software Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 857

André LaMothe: Xtreme Games LLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 859

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 861

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 861

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 862

Part Four

Appendixes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 863

Appendix A

What’s on the CD-ROM . . . . . . . 865

Source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 867

Microsoft DirectX 8.0 SDK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 867

Programs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 867

Jasc Paint Shop Pro 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 867

Syntrillium Cool Edit 2000. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 868

Caligari TrueSpace 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 868

Games . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 868

Gemdrop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 868

Smiley . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 869

Smugglers 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 869

Appendix B

Debugging Using Microsoft Visual C++ . . . . . . . . . 870

Breakpoints and Controlling Execution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 871

Breakpoints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 871

Controlling the Execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 872

Modifying Variables During Runtime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 872

Watching Variables. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 873

Appendix C

Binary, Hexadecimal, and Decimal System. . . . . . . . . . 874

Binary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 875

Hexadecimal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 875

Decimal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 876

Appendix D

A C Primer . . . . . . . . . . . . . . . 877

Standard Input and Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 878

File Input and Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 879

Structures: Say Bye-Bye to Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 882

Dynamic Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 882

Appendix E

Answers to the Exercises . . . . . 885

Chapter 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 886

Chapter 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 886

Chapter 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 887

Chapter 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 887

Chapter 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 887

Chapter 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 888

Chapter 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 888

Chapter 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 888

Chapter 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 888

Chapter 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 889

Chapter 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 889

Chapter 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 889

Chapter 13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 889

Chapter 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 889

Chapter 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 890

Chapter 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 890

Chapter 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 890

Chapter 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 891

Chapter 19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 891

Chapter 20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 891

Appendix F

C++ Keywords . . . . . . . . . . . . . 893

Appendix G

Useful Tables . . . . . . . . . . . . . 895

ASCII Table. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 896

Integral Table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 900

Derivatives Table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 901

Inertia Equations Table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 901

Appendix H

More Resources . . . . . . . . . . . 902

Game Development and Programming. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 903

News, Reviews, and Download Sites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 904

Engines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 904

Independent Game Developers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 904

Industry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 905

Computer Humor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 905

Books . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 906

Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 907

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