贪吃蛇游戏
游戏背景
贪吃蛇是久负盛名的游戏,它也和俄罗斯方块,扫雷等游戏位列经典游戏的行列。
游戏演示
贪吃蛇游戏
游戏目标
使用C语言在Windows环境的控制台中模拟实现经典小游戏贪吃蛇
实现基本的功能:
- 贪吃蛇地图绘制
- 蛇吃食物的功能(上、下、左、右⽅向键控制蛇的动作)
- 蛇撞墙死亡
- 蛇撞自身死亡
- 计算得分
- 蛇⾝加速、减速
- 暂停游戏
技术要点
C语言、数据结构(链表)、枚举、结构体、动态内存管理、预处理指令、win32API
Win32API介绍
Win32API
Windows
这个多作业系统除了协调应⽤程序的执行、分配内存、管理资源之外,它同时也是⼀个很大的服务中心,调用这个服务中心的各种服务(每⼀种服务就是⼀个函数),可以帮应用程式达到开启视窗、描绘图形、使用周边设备等目的,由于这些函数服务的对象是应用程序,所以便称之为Application Programming Interface
,简称API
函数。WIN32API
也就Microsoft Windows32
位平台的应用程序编程接口。
控制台程序
平常我们运行起来的黑框程序其实就是控制台程序
我们可以使用cmd
命令来设置控制台窗口的长宽:设置控制台窗口的大小
#include<stdio.h>
#include<windows.h>
int main()
{
system("mode con cols=30 lines=30");
return 0;
}
正常窗口大小:
改变后窗口大小:
也可以通过命令设置控制台窗口的名字:
#include<stdio.h>
#include<windows.h>
int main()
{
system("title 贪吃蛇");
return 0;
}
正常窗口名字:
更改后窗口名字:
控制台屏幕上的坐标COORD
COORD
是WindowsAPI
中定义的⼀种结构,表示一个字符在控制台屏幕上的坐标
typedef struct _COORD
{
SHORT X;
SHORT Y;
} COORD, *PCOORD;
//给坐标赋值:
COORD pos = { 10, 15 };
GetStdHandle
GetStdHandle
是⼀个WindowsAPI
函数。它用于从⼀个特定的标准设备(标准输入、标准输出或标准错误)中取得⼀个句柄(用来标识不同设备的数值),使用这个句柄可以操作设备。
HANDLE GetStdHandle(DWORD nStdHandle);
HANDLE hOutput = NULL;
//获取标准输出的句柄(用来标识不同设备的数值)
hOutput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
GetConsoleCursorInfo
检索有关指定控制台屏幕缓冲区的光标大小和可见性的信息
获取控制台光标信息:
HANDLE hOutput = NULL;
//获取标准输出的句柄(用来标识不同设备的数值)
hOutput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
CONSOLE_CURSOR_INFO CursorInfo;
GetConsoleCursorInfo(hOutput, &CursorInfo);
CONSOLE_CURSOR_INFO
这个结构体,包含有关控制台游标的信息
typedef struct _CONSOLE_CURSOR_INFO {
DWORD dwSize;
BOOL bVisible;
} CONSOLE_CURSOR_INFO, * PCONSOLE_CURSOR_INFO;
dwSize
,由光标填充的字符单元格的百分比。此值介于1到100之间。光标外观会变化,范围从完全填充单元格到单元底部的⽔平线条。bVisible
,游标的可间性。如果光标可间,则此成员为TRUE
。
隐藏光标:
CursorInfo.bVisible = false;
SetConsoleCursorInfo
设置指定控制台屏幕缓冲区的光标的大小和可见性。
BOOL WINAPI SetConsoleCursorInfo(
HANDLE hConsoleOutput,
const CONSOLE_CURSOR_INFO* lpConsoleCursorInfo
);
影藏光标操作:
HANDLE hOutput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
CONSOLE_CURSOR_INFO CursorInfo;
GetConsoleCursorInfo(hOutput, &CursorInfo);//获取控制台光标信息
CursorInfo.bVisible = false; //隐藏控制台光标
SetConsoleCursorInfo(hOutput, &CursorInfo);//设置控制台光标状态
SetConsoleCursorPosition
设置指定控制台屏幕缓冲区中的光标位置,我们将想要设置的坐标信息放在COORD
类型的pos
中,调用SetConsoleCursorPosition
函数将光标位置设置到指定的位置。
BOOL WINAPI SetConsoleCursorPosition(
HANDLE hConsoleOutput,
COORD pos
);
改变光标的位置:
COORD pos = { 10, 5 };
HANDLE hOutput = NULL;
//获取标准输出的句柄(用来标识不同设备的数值)
hOutput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
//设置标准输出上光标的位置为pos
SetConsoleCursorPosition(hOutput, pos);
由此,我们可以封装一个定位光标位置的函数SetPos:
//设置光标的坐标
void SetPos(short x, short y)
{
COORD pos = { x, y };
HANDLE hOutput = NULL;
//获取标准输出的句柄(用来标识不同设备的数值)
hOutput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
//设置标准输出上光标的位置为pos
SetConsoleCursorPosition(hOutput, pos);
}
这个函数在实现贪吃蛇时有大用处
GetAsyncKeyState
获取按键情况,GetAsyncKeyState的函数原型如下:
SHORT GetAsyncKeyState(int vKey);
将键盘上每个键的虚拟键值传递给函数,函数通过返回值来分辨按键的状态。
GetAsyncKeyState
的返回值是short
类型,在上⼀次调用GetAsyncKeyState
函数后,如果返回的16
位的short
数据中,最高位是1
,说明按键的状态是按下,如果最高是0
,说明按键的状态是抬起;如果最低位被置为1
则说明,该按键被按过,否则为0。
判断一个键是否被按过,只需要取最低位,观察是否为1即可:
#define KEY_PRESS(VK) ( (GetAsyncKeyState(VK) & 0x1) ? 1 : 0 )
贪吃蛇游戏设计与分析
地图
初始界面
提示界面
游戏界面
注意事项:
- 控制台窗口的坐标,横向的是X轴,从左向右依次增长,纵向是Y轴,从上到下依次增长。
- 在游戏地图上,我们打印墙体使用宽字符:□,打印蛇使用宽字符●,打印食物使用宽字符★,普通的字符是占一个字节的,这类宽字符是占用2个字节。
C语⾔字符默认是采⽤ASCII编码的,ASCII字符集采用的是单字节编码,且只使用了单字节中的低7位,最高位是没有使用的,可表示为
0xxxxxxxx
;可以看到,ASCII字符集共包含128个字符,在英语国家中,128个字符是基本够用的,但是,在其他国家语言中,比如,在法语中,字⺟上方有注音符号,它就无法用ASCII码表示。于是,⼀些欧洲国家就决定,利用字节中闲置的最高位编入新的符号。比如,法语中的é
的编码为130(⼆进制10000 010)。这样一来,这些欧洲国家使用的编码体系,可以表示最多256个符号。但是,这里又出现了新的问题。不同的国家有不同的字⺟,因此,哪怕它们都使⽤256个符号的编码方式,代表的字母却不⼀样。比如,130在法语编码中代表了é
,在希伯来语编码中却代表了字母Gimel( )
,在俄语编码中又会代表另⼀个符号。但是不管怎样,所有这些编码方式中,0–127表示的符号是⼀样的,不⼀样的只是128–255的这⼀段。至于亚洲国家的文字,使用的符号就更多了,汉字就多达10万左右。⼀个字节只能表示256种符号,肯定是不够的,就必须使用多个字节表达⼀个符号。比如,简体中文常见的编码方式是GB2312
,使用两个字节表示⼀个汉字,所以理论上最多可以表示256x256=65536个符号。
后来为了使C语言适应国家化,C语言的标准中不断加入了国际化的支持。比如:加入和宽字符的类型wchar_t
和宽字符的输入和输出函数,加入和<locale.h>
头文件,其中提供了允许程序员针对特定地区(通常是国家或者说某种特定语⾔的地理区域)调整程序行为的函数。
<locale.h>本地化
<locale.h>提供的函数用于控制C标准库中对于不同的地区会产生不⼀样行为的部分。
在标准可以中,依赖地区的部分有以下几项:
- 数字量的格式
- 货币量的格式
- 字符集
- ⽇期和时间的表示形式
类项
通过修改地区,程序可以改变它的行为来适应世界的不同区域。但地区的改变可能会影响库的许多部分,其中⼀部分可能是我们不希望修改的。所以C语言支持针对不同的类项进行修改,下面的⼀个宏,指定⼀个类项:
- LC_COLLATE
- LC_CTYPE
- LC_MONETARY
- LC_NUMERIC
- LC_TIME
- LC_ALL-针对所有类项修改
setlocale函数
char* setlocale (int category, const char* locale);
setlocale
函数用于修改当前地区,可以针对⼀个类项修改,也可以针对所有类项。
setlocale
的第⼀个参数可以是前面说明的类项中的⼀个,那么每次只会影响⼀个类项,如果第⼀个参数是LC_ALL
,就会影响所有的类项。
C标准给第⼆个参数仅定义了2种可能取值:"C"和""
。
在任意程序执行开始,都会隐藏式执行调用:
setlocale(LC_ALL, "C");
当地区设置为"C"时,库函数按正常方式执行,小数点是⼀个点。
当程序运行起来后想改变地区,就只能显示调用setlocale
函数。用""
作为第2个参数,调用setlocale
函数就可以切换到本地模式,这种模式下程序会适应本地环境。比如:切换到我们的本地模式后就支持宽字符(汉字)的输出等。
setlocale(LC_ALL, " ");//切换到本地环境
宽字符的打印
#include<locale.h>
#include<stdio.h>
int main()
{
setlocale(LC_ALL, "");
wprintf(L"%c\n", L'●');
wprintf(L"%c\n", L'★');
wprintf(L"%c\n", L'贪');
wprintf(L"%c\n", L'吃');
wprintf(L"%c\n", L'蛇');
return 0;
}
地图坐标
我们假设实现⼀个棋盘27行,58列的棋盘,再围绕地图画出墙,即可绘出贪吃蛇的地图。
蛇身和食物
初始化状态,假设蛇的长度是5,蛇身的每个节点是●
,在固定的⼀个坐标处开始出现蛇,连续5个结点。注意:蛇的每个结点的x坐标必须是2个倍数,否则可能会出现蛇的⼀个结点有⼀半出现在墙体中,另外⼀半在墙外的现象,坐标不好对齐。
关于食物,就是在墙体内随机生成⼀个坐标(x坐标必须是2的倍数),坐标不能和蛇的身体重合,然后打印★
。
数据结构设计
在游戏运行的过程中,蛇每次吃⼀个食物,蛇的身体就会变长⼀节,如果我们使用链表存储蛇的信息,那么蛇的每⼀节其实就是链表的每个结点。每个结点只要记录好蛇身结点在地图上的坐标就行,所以舍蛇结点结构如下:
typedef struct SnakeNode
{
int x;
int y;
struct SnakeNode* next;
}SnakeNode,* pSnakeNode;
要管理整条贪吃蛇,我们再封装⼀个Snake
的结构来维护整条贪吃蛇:
typedef struct Snake
{
pSnakeNode _pSanke;//维护整条蛇的指针
pSnakeNode _pFood;//维护食物的指针
enum DIRECTION _Dir;//蛇头的方向,默认是向右
enum GAME_STATUS _Status;//蛇的状态
int _Score;//得分
int _Food_Weight;//每个食物多少分
int _Sleeptime;//睡眠时间
}Snake,* pSnake;
蛇的方向,可以一一列举,使用枚举:
enum DIRECTION
{
UP = 1,
DOWN,
LEFT,
RIGHT
};
游戏状态,可以一一列举,使用枚举:
enum GAME_STATUS
{
OK,//正常运行
KILL_BY_WALL,//撞墙
KILL_BY_SELF,//咬到自己
END_NOMAL//正常结束
};
游戏流程设计
核心逻辑实现分析
游戏实现分为三个部分分别是:snake.h(游戏头文件、函数定义、结构体创建)、snake.c(游戏的实现)、test.c(游戏的主逻辑)
游戏的主逻辑(test.c)
#include"snake.h"
void Test()
{
int ch = 0;
do
{
system("cls");
Snake snake = { 0 };
//游戏初始化
GameStart(&snake);
//游戏运行
GameRun(&snake);
//游戏结束
GameEnd(&snake);
SetPos(24, 15);
printf("再来一局吗?(Y/N):");
ch = getchar();
while(getchar() != '\n');
} while (ch == 'Y' || ch == 'y');
SetPos(0,26);
}
int main()
{
//修改当前地区为本地模式,为了支持中文宽字符的打印
setlocale(LC_ALL, "");
srand((unsigned int)time(NULL));
//测试代码
Test();
return 0;
}
游戏头文件、函数定义、结构体创建(snake.h)
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<locale.h>
#include<windows.h>
#include<time.h>
#include<stdbool.h>
#define Pos_X 24
#define Pos_Y 5
#define Wall L'□'
#define BODY L'●'
#define FOOD L'★'
#define KEY_PRESS(VK) ((GetAsyncKeyState(VK)&0x1) ? 1 : 0)
enum GAME_STATUS
{
OK,//正常运行
KILL_BY_WALL,//撞墙
KILL_BY_SELF,//咬到自己
END_NOMAL//正常结束
};
//上下左右
enum DIRECTION
{
UP = 1,
DOWN,
LEFT,
RIGHT
};
//蛇身结点
typedef struct SnakeNode
{
int x;
int y;
struct SnakeNode* next;
}SnakeNode,* pSnakeNode;
//蛇的相关设置
typedef struct Snake
{
pSnakeNode _pSanke;//维护整条蛇的指针
pSnakeNode _pFood;//维护食物的指针
enum DIRECTION _Dir;//蛇头的方向,默认是向右
enum GAME_STATUS _Status;//蛇的状态
int _Score;//得分
int _Food_Weight;//每个食物多少分
int _Sleeptime;//睡眠时间
}Snake,* pSnake;
//光标定位
void SetPos(int x, int y);
//游戏的初始化
void GameStart(pSnake ps);
//欢迎界面打印
void WelcomeToGame();
//绘制地图
void CreatMap();
//创建蛇
void InitSnake(pSnake ps);
//创建食物
void CreatFood(pSnake ps);
//游戏运行
void GameRun(pSnake ps);
//蛇的移动
void SnakeMove(pSnake ps);
//下一个是食物
bool NextIsFood(pSnakeNode cur,pSnake ps);
//吃食物
void EatFood(pSnakeNode cur, pSnake ps);
//下一个不是食物
void NoFood(pSnakeNode cur, pSnake ps);
//撞墙
bool KillByWall(pSnake ps);
//撞自己
bool KillBySelf(pSnake ps);
//游戏结束
void GameEnd(pSnake ps);
游戏的实现(snake.c)
游戏的初始化
void GameStart(pSnake ps)
{
//设置窗口大小
system("mode con cols=100 lines=30");
system("title 贪吃蛇");
//隐藏光标
HANDLE hOutput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
CONSOLE_CURSOR_INFO CursorInfo;
GetConsoleCursorInfo(hOutput, &CursorInfo);//获取控制台光标信息
CursorInfo.bVisible=false; //隐藏控制台光标
SetConsoleCursorInfo(hOutput, &CursorInfo);//设置控制台光标状态
//打印欢迎界面
WelcomeToGame();
//绘制地图
CreatMap();
//创建蛇
InitSnake(ps);
//创建食物
CreatFood(ps);
}
光标定位
void SetPos(int x, int y)
{
COORD pos = {x,y};
HANDLE hOutput = NULL;
//获取标准输出的句柄(用来标识不同设备的数值)
hOutput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
//设置标准输出上光标的位置为pos
SetConsoleCursorPosition(hOutput, pos);
}
打印欢迎界面
void WelcomeToGame()
{
SetPos(40, 14);
wprintf(L"欢迎来到贪吃蛇小游戏\n");
SetPos(42, 20);
system("pause");
system("cls");
SetPos(25,14);
wprintf(L"用↑.↓.←.→来控制蛇的移动,按F3加速,按F4减速\n");
SetPos(25, 15);
wprintf(L"加速可以得到更高的分数\n");
SetPos(42, 20);
system("pause");
system("cls");
}
创建地图
void CreatMap()
{
//上
for (int i = 0; i <= 28; i++)
{
wprintf(L"%lc",Wall);
}
//下
SetPos(0, 26);
for (int i = 0; i <= 28; i++)
{
wprintf(L"%lc", Wall);
}
//左
for (int i = 1; i <= 25; i++)
{
SetPos(0,i);
wprintf(L"%lc", Wall);
}
//右
for (int i = 1; i <= 25; i++)
{
SetPos(56,i);
wprintf(L"%lc", Wall);
}
}
创建蛇
void InitSnake(pSnake ps)
{
pSnakeNode cur = NULL;
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
cur = (pSnakeNode)malloc(sizeof(SnakeNode));
if (cur == NULL)
{
perror("InitSnake()::malloc()");
return;
}
cur->next = NULL;
cur->x = Pos_X + i * 2;
cur->y = Pos_Y;
//头插
if (ps->_pSanke == NULL)
{
ps->_pSanke = cur;
}
else
{
cur->next = ps->_pSanke;
ps->_pSanke = cur;
}
}
cur = ps->_pSanke;
while (cur)
{
SetPos(cur->x, cur->y);
wprintf(L"%lc",BODY);
cur = cur->next;
}
//设置蛇的属性
ps->_Dir = RIGHT;
ps->_Food_Weight = 10;
ps->_Score = 0;
ps->_Sleeptime = 200;
ps->_Status = OK;
}
创建食物
void CreatFood(pSnake ps)
{
int x = 0, y = 0;
again:
//x(2-54) y(1-25)
do
{
x = rand() % 53 + 2;
y = rand() % 25 + 1;
} while (x % 2 != 0);
pSnakeNode cur = ps->_pSanke;
//避免食物与蛇身相重合
while (cur)
{
if (x == cur->x && y == cur->y)
{
goto again;
}
cur = cur->next;
}
//打印食物
pSnakeNode food = (pSnakeNode)malloc(sizeof(SnakeNode));
if (food == NULL)
{
perror("CreatFood()::malloc()");
return;
}
food->x = x;
food->y = y;
SetPos(x, y);
wprintf(L"%lc", FOOD);
ps->_pFood = food;
}
游戏运行
void GameRun(pSnake ps)
{
//打印右侧帮助信息
PrintHelpInfo();
do
{
SetPos(64,10);
printf("得分:%d ", ps->_Score);
SetPos(64,11);
printf("每个食物得分:%2d分", ps->_Food_Weight);
//向上
if (KEY_PRESS(VK_UP) && ps->_Dir != DOWN)
{
ps->_Dir = UP;
}
//向下
else if (KEY_PRESS(VK_DOWN) && ps->_Dir != UP)
{
ps->_Dir = DOWN;
}
//向左
else if (KEY_PRESS(VK_LEFT) && ps->_Dir != RIGHT)
{
ps->_Dir = LEFT;
}
//向右
else if (KEY_PRESS(VK_RIGHT) && ps->_Dir != LEFT)
{
ps->_Dir = RIGHT;
}
//暂停
else if (KEY_PRESS(VK_SPACE))
{
Pause(ps);
}
//退出
else if (KEY_PRESS(VK_ESCAPE) )
{
ps->_Status = END_NOMAL;
break;
}
//加速
else if (KEY_PRESS(VK_F3))
{
if (ps->_Sleeptime > 80)
{
ps->_Sleeptime -= 30;
ps->_Food_Weight += 2;
}
}
//减速
else if (KEY_PRESS(VK_F4))
{
if (ps->_Food_Weight > 2)
{
ps->_Sleeptime += 30;
ps->_Food_Weight -= 2;
}
}
//蛇每次一定之间要休眠的时间,时间短,蛇移动速度就快
SnakeMove(ps);
Sleep(ps->_Sleeptime);
} while (ps->_Status == OK);
}
打印帮助信息
void PrintHelpInfo()
{
SetPos(64, 15);
wprintf(L"不能穿墙,不能咬到自己");
SetPos(64, 16);
wprintf(L"用↑.↓.←.→分别控制蛇的移动");
SetPos(64, 17);
wprintf(L"F3 为加速,F4 为减速\n");
SetPos(64, 18);
wprintf(L"ESC :退出游戏.space:暂停游戏.");
}
暂停
void Pause(pSnake ps)
{
while (1)
{
Sleep(ps->_Sleeptime);
if (KEY_PRESS(VK_SPACE))
{
break;
}
}
}
下一个是食物
bool NextIsFood(pSnakeNode cur, pSnake ps)
{
return (cur->x == ps->_pFood->x && cur->y == ps->_pFood->y);
}
吃食物
void EatFood(pSnakeNode cur, pSnake ps)
{
//头插
cur->next = ps->_pSanke;
ps->_pSanke = cur;
//打印蛇
pSnakeNode pcur = ps->_pSanke;
while (pcur)
{
SetPos(pcur->x,pcur->y);
wprintf(L"%lc", BODY);
pcur = pcur->next;
}
//计算总分
ps->_Score += ps->_Food_Weight;
//再次创建食物
CreatFood(ps);
}
下一个不是食物
void NoFood(pSnakeNode cur, pSnake ps)
{
//头插
cur->next = ps->_pSanke;
ps->_pSanke = cur;
//打印蛇
pSnakeNode pcur = ps->_pSanke;
while (pcur->next->next)
{
SetPos(pcur->x, pcur->y);
wprintf(L"%lc", BODY);
pcur = pcur->next;
}
SetPos(pcur->next->x,pcur->next->y);
printf(" ");
free(pcur->next);
pcur->next = NULL;
}
撞墙
bool KillByWall(pSnake ps)
{
if (ps->_pSanke->x == 0 || ps->_pSanke->x == 56 ||
ps->_pSanke->y == 0 || ps->_pSanke->y == 26)
{
ps->_Status = KILL_BY_WALL;
return true;
}
return false;
}
撞自己
bool KillBySelf(pSnake ps)
{
pSnakeNode cur = ps->_pSanke->next;
while (cur)
{
if ((ps->_pSanke->x == cur->x) && (ps->_pSanke->y == cur->y))
{
ps->_Status = KILL_BY_SELF;
return true;
}
cur = cur->next;
}
return false;
}
蛇的移动
void SnakeMove(pSnake ps)
{
pSnakeNode cur = (pSnakeNode)malloc(sizeof(SnakeNode));
if (cur == NULL)
{
perror("SnakeMove()::malloc()");
return;
}
switch (ps->_Dir)
{
case UP:
{
cur->x = ps->_pSanke->x;
cur->y = ps->_pSanke->y - 1;
}
break;
case DOWN:
{
cur->x = ps->_pSanke->x;
cur->y = ps->_pSanke->y + 1;
}
break;
case LEFT:
{
cur->x = ps->_pSanke->x - 2;
cur->y = ps->_pSanke->y;
}
break;
case RIGHT:
{
cur->x = ps->_pSanke->x + 2;
cur->y = ps->_pSanke->y;
}
break;
}
if (NextIsFood(cur, ps))
{
EatFood(cur, ps);
}
else
{
NoFood(cur, ps);
}
KillByWall(ps);
KillBySelf(ps);
}
游戏结束
void GameEnd(pSnake ps)
{
pSnakeNode cur = ps->_pSanke;
SetPos(24,12);
switch (ps->_Status)
{
case KILL_BY_SELF:
printf("您撞到自己了,游戏结束!\n");
break;
case KILL_BY_WALL:
printf("您撞墙了,游戏结束!\n");
break;
case END_NOMAL:
printf("您撞上自己了 ,游戏结束!\n");
break;
}
while (cur)
{
pSnakeNode del = cur;
cur = cur->next;
free(del);
}
}