一:文章大概

使用C语言在windows环境的控制台中模拟实现经典小游戏

实现基本功能:

1.贪吃蛇地图绘制

2.蛇吃食物的功能(上,下,左,右方向控制蛇的动作)

3.蛇撞墙死亡

4.计算得分

5.蛇身加速,减速

6.暂停游戏

二:所用知识点

C语言函数,枚举,结构体,动态内存管理,预处理指令,链表,Win32API……

三:Win32API介绍

3.1Win32API

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),可以帮应用程序达到开启视窗、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(Application),所以便称之为Application Programming Interface,简称API函数。WIN32API也就是Microsoft Windows32位平台的应用程序编程接口。

3.2控制台程序(console)

平常我们运行程序起来的黑框其实就是控制台程序

我们可以使用cmd命令来设置控制台的长宽:设置控制台的大小,eg:30行,100列

mode con cols = 100 lines = 30

也可以通过命令设置控制台名字:

title 贪吃蛇

这些能在控制台执行的命令,也可以在C语言函数system来执行。例如:

int main(){//设置控制台的长宽:设置控制台窗口大小,30行,100列system("mode con cols=100 lines=30");//设置cmd窗口名称system("title 贪吃蛇");return 0;}

其中getchar的作用是。防止程序直接执行完,如果没有getchar,程序直接结束,看不出效果

3.3控制台屏幕上的坐标COORD

COORD是WindowsAPI中定义的一个结构体,表示一个字符在控制台屏幕上的坐标

对应的头文件在windows.h

typedef struct _COORD{shortX;shortY;}COORD,*PCOORD;//COORD是把这个结构体重命名为COORD,而*PCOORD是这个结构体的指针

给坐标赋值

COORD pos = {10,15};

3.4GetStdHandle

GetStdHandle是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(用来表示不同设备的数值),使用这个句柄可以操作设备。

HANDLE GetStdHandle(DWORD nStdHandle);

这个函数的参数就三种

//实例HANDLE hOutput = NULL;//获取标准输出的句柄(用来标识不同设备数值)hOutput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);

3.5GetConsoleCursorlnfo

检索有关指定控制台屏幕缓冲区的光标的大小和可见性的信息

BOOL WINAPI GetConsoleCursorInfo{ HANDLEhConsoleOutput;//第一个参数是句柄PCONSOLE_CURSOR_INFO lpConsoleCursorInfo//第二个参数是指针};//PCONSOLE_CURSOR_INFO是指向CONSOLE_CURSOR_INFO结构体的指针,该结构体接受有关主机有游标(光标)的信息
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);//获取控制台光标信息

3.5.1 CONSOLE_CURSOR_INFO

这个结构体,包含有关光标的信息

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。此比值介于1~100之间。光标外观会变化,范围从完全填充单元格到单元格底部的水平线条。

bVisible,游标可见性,如果光标可见,则此成员为TRUE。

包含该结构体的头文件是stdbool.h

CursorInfo.bVisible = false;//隐藏控制台光标

3.6 SetConsoleCursorInfo

设置指定控制台屏幕缓冲区的光标的可见性

BOOL WINAPI SetConsoleCursorInfo{HANDLE hConsoleOutput,const CONSOLE_CURSOR_INFO *lpConsoleCursorInfo};

3.7 SetConsoleCursorPosition

设置指定控制台屏幕缓冲区中的光标位置,我们将想要的光标信息放在COORD类型的pos中,调用SetConsoleCursorPosition函数将光标设置到指定位置。

BOOL WINAPI SetConsoleCursorPosition{HANDLE hConsoleOutput,COORD pos};

实例:

3.8封装一个设置光标位置的函数

//设置光标位置的函数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SetConsoleCursorInfo(hOutput, pos);}

3.9 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,如果返回的是16位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,说明按键状态是抬起;如果最低被置为1则说明,该按键按过,否则为零

如果要判断一个键是被按过,可以检测GetAsyncKeyState返回值的最低值是否为1

#define KEY_PRESS(VK) ( ( ( GetAsyncKeyState(VK) )&0x1) " />

这里不得不讲一下控制窗口的一些知识点,如果想在控制台中指定位置输出信息,我们得知道该位置的坐标,所以首先介绍一下控制台得坐标信息

控制台得坐标如下图所示,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。


这里再简单的讲一下C语言的国际化特性相关的知识,过去C语言并不适合非英语国家(地区)使用C语言最初假定字符都是自己的。但是这些假定并不是在世界的任何地方都适用。
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10000010)。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256x25=65536个符号。

后来为了使C语言适应国际化,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。

4.1.1本地化

提供的函数用于控制C语言标准库中对于不同地区会产生不一样行为的部分

在标准中可以,以来地区的部分有以下几项:

1.数字量的格式

2.货币量的格式

3.字符集

4.日期和时间的表示形式

4.1.2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地区。但是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改变的。所以C语言支持针对不同的类项进行修改,下面是一宏,指定一个类项:

LC_COLLATE//影响字符串比较函strcoll()和strxfrm()LC_CTYPE//影响字符串处理函数LC_MONETARY//影响货币形式LC_NUMERIC//影响printf的数字格式LC_TIME//影响时间格式strftime()和wcsftime()LC_ALL//针对所有类项修改

4.1.3 setlocale函数

char* setlocale(int category , char* locale);

setlocale函数用来修改当前地区,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的中的一个,那么每次只会影响一个类项,如果第一个参数是LC_ALL,就会影响所有类项。

C语言标准给第二个参数仅定义了两个可能的取值:“C” 和 “”。

在任意程序执行开始,都会隐藏执行调用:

setlocale(LC_ALL,"C");

当地区设置为“C”时,库函数按正常方式执行,小数点就是一个点。

当程序执行起来后想改地区,就只能显示调用setlocale函数。用“ ”作为第二个参数,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会支持宽字符(汉字)的输出等。

setlocale(LC_ALL," ");//切换到本地模式

其中setlocale的返回值是一个字符串,表示格式设置好了,如果调用失败,返回NULL

setlocale:可以用来查询当地地区,这时,第二个参数是NULL

int main(){char* loc;loc = setlocale(LC_ALL, NULL);printf("默认本地信息是:%s\n", loc);loc = setlocale(LC_ALL, "");printf("默认本地信息是:%s\n", loc);return 0;}

4.1.4宽字符的打印

那如果想在屏幕上打印宽字符,怎么打印呢?

宽字符打印要用wprintf,打印字符:%lc,打印字符串:%ls

宽字符的字面量必须加上前缀L,前缀L在单引号前,表示宽字符,如果不加就会当成窄字符

从输出结果看,我们发现一个普通字节占一个字符的位置,但是打印一个汉字字符,占用两个字符的位置,那么我们如果要在贪吃蛇中使用宽字符,就要处理好地图上坐标的计算

4.1.5地图坐标

我们可以假设实现一个棋盘27行,58列的棋盘

4.2蛇身和食物

初始化状态,假设蛇的长度是5,蛇的每个节点是●,在固定的一个坐标处,比如(24,5)处开始出现蛇,连续五个节点。

:蛇的每个节点的x坐标必须是2的倍数,否则可能出现蛇的一个节点有一半出现在墙内,另一半出现在墙外的现象,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必须是2的倍数),坐标不能和蛇的身体重合,然后打印★

4.3数据结构设计

在游戏运行过程中,蛇每吃一次食物,蛇的身体就会变长一节如果我们使用链表储存蛇的信息,那么蛇的每一节其实就是链表的一个节点,每个节点只要记录好蛇身节点在地图上的坐标就行,所以蛇的节点结构如下:

//贪吃蛇身节点的定义typedef struct SnackNode{int x;int y;struct SanckNode* next;}SnackNode,*pSnackNode;

要管理整条贪吃蛇,我们可以再封装一个Sanck的结构体来维护整条蛇

//贪吃蛇typedef struct Snack{pSnackNode pSnack;//蛇身体pSnackNode pfood;//食物出现的位置enum DIRECTION Dir;//蛇下一歩要走的方向enum GAME_STATE State;//游戏状态int Sore;//总分数int foodWeight;//每一个食物的分数int SleepTime;//睡眠时间(速度)}Snack,*pSnack;//方向enum DIRECTION{UP = 1,DOWN,LEFT,RIGHT};//游戏状态enum GAME_STATE{OK,//游戏正常运行KILL_BY_WALL,//撞墙死了KILL_BY_SELF,//咬到自己END_NOMAL//正常结束};

4.4游戏流程设计

五:核心逻辑,代码分析实现

5.1代码主逻辑

void test(){int ch = 0;srand((unsigned int)time(NULL));//根据时间产生随机值do{//创建贪吃蛇Snack snack = { 0 };//游戏主逻辑GameStart(&snack);GameRun(&snack);GameEnd(&snack);SetPos(20, 15);printf("再来一局吗?(Y/N):");ch = getchar();getchar();//清理'\n'} while (ch == 'Y' || ch == 'y');SetPos(0, 27);}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, "");//代码测试test();return 0;}

5.2游戏开始

void GameStart(pSnack ps){//设置控制台窗口大小,30行,100列//mode为DOS命令system("mode con cols=100 lines=30");//设置cmd窗口的名称system("title 贪吃蛇");//获取标准输出的句柄(用于标识不同设备的数值)HANDLE hOutput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);//隐藏光标CONSOLE_CURSOR_INFO CursorInfo;GetConsoleCursorInfo(hOutput, &CursorInfo);//获取控制台光标信息CursorInfo.bVisible = false;//隐藏光标SetConsoleCursorInfo(hOutput, &CursorInfo);//设置控制台光标状态//打印欢迎界面WelcomToGame();//打印地图CreatMap();//初始化蛇InitSnack(ps);//创建第一个食物CreatFood(ps);}

5.2.1打印欢迎界面

在游戏正式开始之前,做一些功能的提醒

//打印欢迎界面void WelcomToGame(){SetPos(40, 15);printf("欢迎来到贪吃蛇小游戏");SetPos(40, 25);system("pause");//暂停,按任意键继续system("cls");//清理屏幕信息SetPos(25, 12);printf("用↑,↓,←,→分别控制蛇的运动,F3为加速,F4为减速\n");SetPos(25, 13);printf("加速将获得更高的分数");SetPos(40, 25);system("pause");system("cls");getchar();}

5.2.2创建地图

创建地图就是把墙打印出来,,因为是宽字符的打印,所以用wprintf函数,打印格式串前使用L

打印地图的关键是算好坐标,才能在想要的位置打印墙体

#define WALL L'■'

创建地图函数CreatMap

void CreatMap(){int i = 0;//上(0,0)-(56,0)SetPos(0, 0);for (i = 0; i < 58; i+=2){wprintf(L"%lc", WALL);}//下(0,26)-(56,26)SetPos(0, 26);for (i = 0; i < 58; i+=2){wprintf(L"%lc", WALL);}//左//x是0,y是从1开始增长for (i = 1; i < 26; i++){SetPos(0, i);wprintf(L"%lc", WALL);}//右for (i = 1; i < 26; i++){SetPos(56, i);wprintf(L"%lc", WALL);}}

5.2.3初始化蛇身

设蛇最开始的长度是5,每节对应链表的一个节点,蛇身的每个节点都有自己的坐标。

创建5个节点,然后将每个节点存放在链表中进行管理。创建完蛇身后,将蛇的每个节点打印在了屏幕上。再设置当前游戏的状态,蛇移动的速度,默认的方向,初始状态,蛇的状态,每个食物的分数。

蛇身打印的宽字符:

#define BODY L'●'

初始化蛇身InitSnack

//初始化蛇#define POS_X 24#define POS_Y 5void InitSnack(pSnack ps){pSnackNode cur = NULL;int i = 0;//创建蛇身节点,并初始化坐标//头插for (i = 0; i next = NULL;cur->x = POS_X + i * 2;cur->y = POS_Y;//头插法if (ps->pSnack == NULL){ps->pSnack = cur;}else{cur->next = ps->pSnack;ps->pSnack = cur;}}//打印蛇身cur = ps->pSnack;while (cur){SetPos(cur->x, cur->y);wprintf(L"%lc", BODY);cur = cur->next;}//初始化其他贪吃蛇数据ps->SleepTime = 200;ps->Sore = 0;ps->foodWeight = 10;ps->State = OK;ps->Dir = RIGHT;ps->pfood = NULL;}

5.2.4创建第一个食物

先随机生成食物的坐标

x必须是2的倍数

食物的坐标不能和蛇身的每个节点坐标重合

创建食物节点,打印食物

食物打印的宽字符:

#define FOOD L'★'

创建食物的函数CreatFood

}//创建第一个食物void CreatFood(pSnack ps){int x = 0;int y = 0;again://产生的x坐标应该是2的倍数,这样蛇吃食物时,食物和蛇才可能对齐do{x = rand() % 53 + 2;//2~54y = rand() % 25 + 1;//1~25} while(x%2!=0);//获取蛇头指针pSnackNode cur = ps->pSnack;while (cur){if (cur->x == x && cur->y == y){goto again;}cur = cur->next;}pSnackNode pFood = (pSnackNode)malloc(sizeof(SnackNode));//创建食物if (pFood == NULL){perror("mallocfailed");return;}pFood->x = x;pFood->y = y;SetPos(x, y);wprintf(L"%lc", FOOD);ps->pfood = pFood;}

5.3游戏运行

游戏运行时,右侧打印帮助信息,提示玩家

根据游戏状态检查游戏是否继续,如果是OK,游戏继续,否则游戏结束

如果游戏继续,就是检查按键情况,确定蛇下一步的方向,或者是加速减速,是否暂停或者是退出游戏

确定了蛇的方向,蛇就可以继续移动了

//游戏运行void GameRun(pSnack ps){//右侧打印信息PrintHelpInfo();do{SetPos(64, 10);printf("得分:%d ", ps->Sore);printf("每个食物的得分:%d", ps->foodWeight);//按键为向上,且蛇头不向下if (KEY_PRESS(VK_UP) && ps->Dir != DOWN){ps->Dir = UP;}else if (KEY_PRESS(VK_DOWN) && ps->Dir != UP){ps->Dir = DOWN;}else if (KEY_PRESS(VK_LEFT) && ps->Dir != RIGHT){ps->Dir = LEFT;}else if (KEY_PRESS(VK_RIGHT) && ps->Dir != LEFT){ps->Dir = RIGHT;}//空格,暂停键else if (KEY_PRESS(VK_SPACE)){pause();}else if (KEY_PRESS(VK_ESCAPE)){ps->State = END_NOMAL;}//加速,但是加速也不能一直加,要有一个最高值else if (KEY_PRESS(VK_F3)){if (ps->SleepTime >= 50){ps->SleepTime -= 20;ps->foodWeight += 10;}}else if (KEY_PRESS(VK_F4)){if (ps->SleepTime SleepTime += 30;ps->foodWeight -= 10;if (ps->SleepTime == 350)ps->foodWeight = 1;}}//蛇每次一定要休眠,时间越短,移动速度越快Sleep(ps->SleepTime);SnackMove(ps);} while(ps->State == OK);}

5.3.1暂停

//暂停void pause(){while (1){Sleep(100);if (KEY_PRESS(VK_SPACE)){break;}}}

5.3.2 PrintHelpInfo

// 右侧帮助信息void PrintHelpInfo(){SetPos(64, 12);printf("不能穿墙,不能咬到自己");SetPos(64, 13);printf("用↑↓←→分别控制蛇的运动");SetPos(64, 14);printf("F3为加速,F4为减速");SetPos(64, 15);printf("ESC:退出游戏,Space:暂停游戏");}

5.3.3蛇身移动

先创建下一个节点,根据移动方向,蛇身移动到下一个位置的坐标

确定了下一个位置后,看下一个位置是否是食物(NextFood),是食物就做吃食物的处理(EatFood),不是食物(NoFood)就做前进一步的处理。

蛇身移动后,判断此次移动是否会造成撞墙(KillByWall)或者撞上蛇自身(KillBySelf),从而影响游戏状态

//蛇的移动void SnackMove(pSnack ps){//创建下一个节点pSnackNode pNextNode = (pSnackNode)malloc(sizeof(SnackNode));if (pNextNode == NULL){perror("SnackMove malloc fail");return;}pNextNode->next = NULL;//确定下一个节点的坐标,蛇头的坐标和方向确定switch (ps->Dir){case UP:{pNextNode->x = ps->pSnack->x;pNextNode->y = ps->pSnack->y - 1;}break;case DOWN:{pNextNode->x = ps->pSnack->x;pNextNode->y = ps->pSnack->y + 1;}break; case LEFT:{pNextNode->x = ps->pSnack->x-2;pNextNode->y = ps->pSnack->y;}break;case RIGHT:{pNextNode->x = ps->pSnack->x+2;pNextNode->y = ps->pSnack->y;}break;}//如果下一个节点是食物if (NextFood(pNextNode, ps)){EatFood(pNextNode, ps);}else{NoFood(pNextNode, ps);}KillByWall(ps);KillBySelf(ps);}
5.3.3.1NextFood
//判断下一个是不是食物int NextFood(pSnackNode psn, pSnack ps){//psn是下一个节点的地址//ps是维护蛇的指针return (psn->x == ps->pfood->x)&&(psn->y == ps->pfood->y);}
5.3.3.2 EatFood
//吃食物void EatFood(pSnackNode psn, pSnack ps){//头插法psn->next = ps->pSnack;ps->pSnack = psn;pSnackNode cur = ps->pSnack;while (cur){SetPos(cur->x, cur->y);wprintf(L"%lc", BODY);cur = cur->next;}ps->Sore += ps->foodWeight;//释放食物节点free(ps->pfood);//再建立新的食物CreatFood(ps);}
5.3.3.3 NoFood

将下一个节点插入蛇的身体,并将蛇身最后一个节点打印为空格,放弃蛇身的最后一个节点

//不吃食物void NoFood(pSnackNode psn, pSnack ps){//头插法psn->next = ps->pSnack;ps->pSnack = psn;pSnackNode cur = ps->pSnack;//打印蛇while (cur->next->next){SetPos(cur->x, cur->y);wprintf(L"%lc", BODY);cur = cur->next;}//最后一个位置打印空格SetPos(cur->next->x, cur->next->y);printf("");//要打印两个空格free(cur->next);cur->next = NULL;}intKillByWall(pSnack ps){if ((ps->pSnack->x == 0)|| (ps->pSnack->x == 56)|| (ps->pSnack->y == 0)|| (ps->pSnack->y == 26)){ps->State = KILL_BY_WALL;return 1;}return 0;}
5.3.3.4KillByWall
intKillByWall(pSnack ps){if ((ps->pSnack->x == 0)|| (ps->pSnack->x == 56)|| (ps->pSnack->y == 0)|| (ps->pSnack->y == 26)){ps->State = KILL_BY_WALL;return 1;}return 0;}
5.3.3.5KillBySelf
intKillBySelf(pSnack ps){pSnackNode cur = ps->pSnack->next;while (cur){if ((ps->pSnack->x == cur->x)&& (ps->pSnack->y == cur->y)){ps->State = KILL_BY_SELF;return 1;}cur = cur->next;}return 0;}

5.4游戏结束

游戏状态不再是OK时,要告知游戏结束的原因,并释放蛇身节点

//游戏结束void GameEnd(pSnack ps){pSnackNode cur = ps->pSnack->next;SetPos(24, 12);switch (ps->State){case END_NOMAL:printf("您主动退出");break;case KILL_BY_SELF:printf("您撞到自己了,游戏结束");break;case KILL_BY_WALL:printf("您撞墙了,游戏介绍");break;}//释放蛇节点while (cur){pSnackNode del = cur;cur = cur->next;free(del);}free(ps->pfood);ps->pfood = NULL;}