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游戏编程（C 语言）- 初学者

Shine Jayakumar
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2012年8月28日

CPOL

12分钟阅读

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使用C/C++进行游戏编程的简要介绍。

游戏编程

在我们真正开始游戏编程之前，我们需要了解一种称为事件驱动编程的编程方式。事件驱动编程是指这样一种编程风格：应用程序的用户可以从多个选项中自由选择，而不是被限制在预设的交互序列中。游戏编程是事件驱动编程的一个常见例子。游戏是一个封闭的、即完整的、自给自足的正式系统，它代表了现实世界的一个子集。游戏是动作-反应或事件-响应的完美结合，每一次响应都基于最近发生的事件。

游戏编程的要素

一般来说，电脑游戏有五个要素

  • 图形
  • 声音
  • 接口
  • 游戏玩法
  • 故事

图形

图形包括显示的任何图像以及对图像执行的任何效果。这包括3D对象、纹理、2D图块、2D全屏截图、全动态视频(FMV)以及玩家将看到的其他任何东西。

声音

声音包括游戏中播放的任何音乐或音效。这包括开始音乐、CD音乐、MIDI或MOD音轨、环境音效（环境声音）和音效。

接口

声音包括游戏中播放的任何音乐或音效。这包括开始音乐、CD音乐、MIDI或MOD音轨、环境音效（环境声音）和音效。

游戏玩法

它涵盖了游戏的趣味性、庞大程度以及可玩性时长。

故事

游戏的故事包括游戏开始前的任何背景信息，玩家在游戏过程中或获胜时获得的所有信息，以及玩家从游戏中了解到的关于角色的一切。故事是游戏的一个要素。故事和游戏之间的区别在于，故事以不变（即固定）的序列代表事实，而游戏代表一个分支的序列树，并允许玩家通过在每个分支点做出选择来创造自己的故事。

虽然图形在游戏编程中扮演着重要的角色，但在这篇文章中，我们不会强调游戏的图形和声音元素。我们将专注于通过基于文本界面的基础游戏编程。

游戏设计流程

由于游戏设计需要探索个人的艺术能力，因此无法以一步一步的流程来制定。然而，在某些技术步骤上，一个人或多或少需要遵循。
这些是：

  1. 确定初始需求。
  2. 开发界面。
  3. 开发界面。
  4. 开发得分逻辑。

我们将详细探讨其中每一个。

界面是游戏编程的另一个非常重要的方面。界面是计算机和玩家之间的沟通方式。就像任何人类语言一样，它是程序员必须将他/她试图与玩家分享的雪崩般想法、构思和情感过滤进去的渠道。界面将决定什么可以做，什么不能做。界面由输入和输出组成。在开发界面时，程序员应该开发静态显示屏幕和动态显示屏幕。静态显示是指不受玩家操作（即玩家的输入）影响的屏幕。而动态显示则是由玩家操作（即玩家的输入）控制的屏幕。

一些静态显示屏的例子是

游戏选择屏幕

游戏启动时玩家有哪些可用的选项？这描述了菜单上有哪些选项，它们如何以及在哪里出现在哪个屏幕上，玩家如何进入，以及如何退出。

游戏开始屏幕

游戏开始时屏幕是什么样的，启动参数是什么，角色在哪里等等？屏幕上有什么消息，在哪里？开场音乐？等等。

由于动态屏幕会根据玩家的输入而变化，它们的描述太多，无法在此一一列出。一些例子

消息屏幕

在开发界面时，您还需要处理响应玩家合法操作的屏幕，以告知他/她正在正确的轨道上。此外，在玩家犯下非法移动或操作时，您还需要处理用于警告玩家的屏幕。

游戏结束消息

这些屏幕包括消息和对诸如：玩家输了会怎样？玩家赢了会怎样？玩家获得高分会怎样？游戏结束后玩家去哪里？他/她如何开始新游戏？等问题的回答。

这一步涉及开发一个合适的玩法逻辑。这要求游戏程序员以程序代码的形式回答许多问题。这些问题包括：游戏如何玩？控制是什么？游戏目标是什么？玩家将如何实现游戏目标？等等。换句话说，我们必须说，由于游戏代表了一种事件驱动的情况，游戏程序员，也就是你，必须指定或编程包括

  1. 确定初始需求

    在编写游戏程序时，在选择游戏目标后，需要确定其初始需求。例如，要编写一个猜数字的游戏程序，你需要决定如何生成数字，涉及的玩家数量，允许玩家的猜测次数，评分方法等。在这里，我们的目标不是让你成为一名专业游戏程序员，而是更侧重于让你了解编写简单或基础游戏程序的想法。

    游戏总体描述： 游戏的总体描述包括游戏的概览、它的工作原理、每个级别的流程等。它从玩家的角度描述了游戏的所有部分

    • 他/她开始玩之前应该知道什么。
    • 他/她看到了什么。
    • 他/她做了什么。
    • 他/她对所见所为的预期反应。
  2. 开发界面
  3. 开发游戏玩法逻辑
    • 对用户/玩家操作的响应。
    • 对系统事件的响应。
    • 游戏规则。
    • 如果是双人游戏（电脑作为玩家），则电脑的移动和操作。
  4. 开发计分逻辑

    开发计分逻辑是开发游戏玩法逻辑的一个子集。为此，您必须首先确定您将在游戏中遵循的得分策略。您将决定允许的最大猜测次数，计分机制，是否与时间挂钩等。在此阶段，将处理里程碑事件，并相应地进行（正面或负面）得分。

    游戏中的里程碑事件

    玩家每隔一段时间都需要因为到达游戏中的某个点而得到奖励（或惩罚）。每个发生特殊情况的地方都称为里程碑事件。有一个仪表可以告知玩家他/她是否走在正确的（或错误的）方向上，并鼓励（或不鼓励）他/她继续前进。

现在我们已经讨论了游戏开发的这些不同阶段，让我们来开发一个简单的井字棋游戏。

游戏总体描述

  1. 这是一个双人游戏，所以程序会获取两个玩家的名字，并为他们分配O和X。
  2. 玩家轮流将他们的移动输入到他们选择的格子里。
  3. 程序需要确保没有格子被覆盖。
  4. 如果玩家试图输入他/她的移动到另一个玩家已经占用的格子里，那么机会就传给了另一个玩家。
  5. 程序需要一直运行，直到一个玩家获胜、玩家想退出游戏，或者没有剩余的移动。
  6. 玩家获胜后，程序会显示消息，并询问玩家是否想再次玩。

现在让我们来分析一下我们即将制作的游戏设计中的不同元素。

这是一个双人游戏，所以我们需要两个变量来存储他们的名字，并运行一个循环来依次要求玩家输入他们的移动。所以我们需要另一个变量来存储回合，以确定哪个玩家应该输入移动。以下是变量

char name[2][30]; //double dimensional array to store names of the player
int chance; //to store the chance, to track which player is to enter the move

我们需要一个函数来处理当玩家按下箭头键并在按下Enter键进入格子时导航到格子。我们还需要另一个变量来跟踪玩家当前所在的格子。一个数组来存储玩家输入的数值。所以以下是变量

int box; //to track the current box the player is on at the moment
char a[3][3]; //array to hold the actual values that player enter while playing
int navigate(char a[3][3], int box, int player, int key);
// to handle key presses and update the current box the player is on
// and to enter the move in to the box when player presses Enter.

在这个函数中，`char a[3][3]`是存储移动的数组。`box`是玩家所在的格子，`key`是按下的键。

还需要另一个变量来计算回合数。总共有九个格子，但回合数可能超过九个，因为如果玩家试图将他的移动输入到一个已被占用的格子里，机会就会传给另一个玩家。

int turns; // to count the number of chances

我们需要一个函数来将移动放入玩家选择的格子里，并且我们需要确保我们不会覆盖格子中的值

void putintobox(char a[3][3], char ch, int box);

这里 `a[3][3]` 用于表示格子，`ch` 是字符 ‘O' 或 ‘X'，`box` 是要输入值的格子。那么我们怎么知道要将什么字符放入格子里呢？嗯，这个函数是由上面提到的 `navigate` 函数调用的。所以如果 `navigate` 函数像这样调用：`box = navigate(a[3][3],3,0,ENTER);`，那么它意味着玩家1（这里玩家1-0，玩家2用2表示）需要进入格子3。`putintobox` 函数检查格子是否已被占用，并将值输入到表示格子的数组（`a[3][3]`）中，并调用另一个函数 `showbox(char ch, int box)` 将字符显示在指定格子中的屏幕上。

`checkforwin` 检查玩家是否赢了游戏，而 `boxesleft` 将检查是否所有格子都已填满。我们需要另一个变量来检查玩家是否想退出游戏——`int quit;`。

为了与用户交互，会显示许多消息。玩家还会被告知他是否赢了游戏，或者是否是平局。程序还会询问玩家是否想再次玩。所以，在我们的程序中，消息将是

这个程序的逻辑是运行一个while循环，直到一个玩家获胜，或者所有格子都填满了但没有人赢了游戏，或者用户想退出。当循环运行时，跟踪谁有权输入移动的变量`chance`会被更新。一个函数将检查用户按下了什么键（用户只能输入上、下、左、右或回车键），并将光标移动到指定的格子，并将分配给玩家的字符输入到数组中，并将其显示在屏幕上。它还确保没有格子被覆盖。如果用户试图覆盖格子，机会将作为对输入错误移动的玩家的惩罚传递给另一位玩家。在程序结束时，会询问用户是否想再次玩游戏。

  1. 初始要求
  2. 开发界面
    • 询问玩家姓名。
    • 显示轮到谁输入移动。
    • 显示玩家获胜或平局。
    • 当玩家想退出时显示消息。
    • 显示一条消息询问玩家是否想再次玩。
  3. 开发游戏玩法逻辑

以下是我们需要的函数列表

  • void showframe(int posx, int posy) - 此函数将在指定位置显示井字棋的框架。
  • void showbox(int ch, int box) - 此函数将在指定格子里显示指定的字符。
  • void putintobox(char a[3][3], char ch, int box) - 此函数用于将字符写入数组，并将调用 `showbox(ch,box)`。
  • void gotobox(int box) - 此函数会将光标移动到指定的格子里。
  • int navigate(char a[3][3], int box, int player, int key) - 此函数用于跟踪用户在按下键盘上的箭头键时所处的格子编号。它还将获取用户想要输入为其分配的字符的格子编号。
  • int checkforwin(char a[3][3]) - 检查玩家是否获胜。
  • int boxesleft(char a[3][3]) - 检查剩余的格子数量。

函数细节：void showframe(int posx, int posy)

//Function to show the Tic Tac Toe Frame
void showframe(int posx, int posy)
{

  int hr=196, vr=179; // These are ascii character which display the lines
  int crossbr=197;    // Another ascii character
  int x=posx, y=posy;
  int i,j;

  gotoxy(35,4); cprintf("TIC TAC TOE");
  gotoxy(35,5); for(i=0;i<11;i++) cprintf("%c",223);


  for(i=0;i<2;i++)
  {
    for(j=1;j<=11;j++)
     {
      gotoxy(x,y);
      printf("%c",hr);
      x++;p;    x++;
     }
    x=posx; y+=2;
  }
  x=posx+3; y=posy-1;

  for(i=0;i<2;i++)
  {

   for(j=1;j<=5;j++)
   {
      gotoxy(x,y);
      printf("%c",vr);
      y++;
   }
   x+=4;y=posy-1;
  }


  x=posx+3; y=posy;  
  gotoxy(x,y);
  printf("%c",crossbr);

   x=posx+7; y=posy;      
  gotoxy(x,y);
  printf("%c",crossbr);

  x=posx+3; y=posy+2;                    
  gotoxy(x,y);
  printf("%c",crossbr);

  x=posx+7; y=posy+2;         
  gotoxy(x,y);
  printf("%c",crossbr);

}

void showbox(char ch, int box)

//Function to show the character in the specified box
void showbox(char ch, int box)
{
   switch(box)
   {
     case 1 :	gotoxy(_x+1,_y-1); printf("%c",ch); break; //1st box
     case 2 :	gotoxy(_x+5,_y-1); printf("%c",ch); break; //2nd box
     case 3 :	gotoxy(_x+9,_y-1); printf("%c",ch); break; //3rd box
     case 4 :	gotoxy(_x+1,_y+1); printf("%c",ch); break; //4th box
     case 5 :	gotoxy(_x+5,_y+1); printf("%c",ch); break; //5th box
     case 6 :	gotoxy(_x+9,_y+1); printf("%c",ch); break; //6th box
     case 7 :	gotoxy(_x+1,_y+3); printf("%c",ch); break; //7th box
     case 8 :	gotoxy(_x+5,_y+3); printf("%c",ch); break; //8th box
     case 9 :	gotoxy(_x+9,_y+3); printf("%c",ch); break; //9th box
   }
}

void putintobox(char a[3][3], char ch, int box)

//Function to insert the specified character into the array
void putintobox(char arr[3][3], char ch, int box)
{
  switch(box)
  {

    case 1 :	if(arr[0][0] != 'X' && arr[0][0]!= 'O')
                { arr[0][0] = ch;
		          showbox(ch,1);
		        }
		        break;

    case 2 :	if(arr[0][1] != 'X' && arr[0][1]!= 'O')
		        { arr[0][1] = ch;
		          showbox(ch,2);
		        }
		        break;

    case 3 :	if(arr[0][2] != 'X' && arr[0][2]!= 'O')
                { arr[0][2] = ch;
		          showbox(ch,3);
		        }
		        break;

    case 4 :	if(arr[1][0] != 'X' && arr[1][0]!= 'O')
		       { arr[1][0] = ch;
		         showbox(ch,4);
		       }
		        break;

    case 5 :	if(arr[1][1] != 'X' && arr[1][1]!= 'O')
		        { arr[1][1] = ch;
		         showbox(ch,5);
		        }
		        break;

    case 6 :	if(arr[1][2] != 'X' && arr[1][2]!= 'O')
		        { arr[1][2] = ch;
                  showbox(ch,6);
		        }
	        	break;

    case 7 :	if(arr[2][0] != 'X' && arr[2][0]!= 'O')
     		    { arr[2][0] = ch;
		          showbox(ch,7);
		        }
		        break;

    case 8 :	if(arr[2][1] != 'X' && arr[2][1]!= 'O')
		        { arr[2][1] = ch;
		          showbox(ch,8);
		        }
		        break;

    case 9 :	if(arr[2][2] != 'X' && arr[2][2]!= 'O')
		        { arr[2][2] = ch;
		          showbox(ch,9);
		        }
		        break;
   }//end of switch
}

void gotobox(int box)

//Function to show the curson on the box specified
//uses the position to check the coordinates
void gotobox(int box)
{
  switch(box)
  {
    case 1 : gotoxy(_x+1,_y-1); break;
    case 2 : gotoxy(_x+5,_y-1); break;
    case 3 : gotoxy(_x+9,_y-1); break;
    case 4 : gotoxy(_x+1,_y+1); break;
    case 5 : gotoxy(_x+5,_y+1); break; //5th box
    case 6 : gotoxy(_x+9,_y+1); break; //6th box
    case 7 : gotoxy(_x+1,_y+3); break; //7th box
    case 8 : gotoxy(_x+5,_y+3); break; //8th box
    case 9 : gotoxy(_x+9,_y+3); break;

  }
}

int navigate(char a[3][3], int box, int player, int key)

//Function to handle the navigation
int navigate(char arr[3][3], int box, int player, int key)
{
   switch(key)
   {
     case UPARROW    : if( (box!=1) || (box!=2) || (box!=3) )
		               { box-=3; if(box<1) box = 1; gotobox(box); }
	                   break;

     case DOWNARROW  : if( (box!=7) || (box!=8) || (box!=9) )
		               { box+=3; if(box>9) box = 9; gotobox(box); }
		               break;

     case LEFTARROW  : if( (box!=1) || (box!=4) || (box!=7) )
		               { box--;  if(box<1) box = 1; gotobox(box); }
		               break;

     case RIGHTARROW : if( (box!=3) || (box!=6) || (box!=9) )
		               { box++; if(box>9) box = 9; gotobox(box); }
		               break;

     case ENTER      : if(player == 0)
			            putintobox(arr,'O',box);
		               else if(player == 1)
			            putintobox(arr,'X',box);
		               break;
    }//end of switch(key)

 return box;
}

int checkforwin(char a[3][3])

int checkforwin(char arr[3][3])
{
  int w=0;

/*  0,0   0,1   0,2
    1,0   1,1   1,2
    2,0   2,1   2,2
*/
  //rows
  if((arr[0][0] == arr[0][1]) && (arr[0][1] == arr[0][2])) w = 1;
  else if((arr[1][0] == arr[1][1]) && (arr[1][1] == arr[1][2])) w = 1;
  else if((arr[2][0] == arr[2][1]) && (arr[2][1] == arr[2][2])) w = 1;

  //coloums
  else if((arr[0][0] == arr[1][0]) && (arr[1][0] == arr[2][0])) w = 1;
  else if((arr[0][1] == arr[1][1]) && (arr[1][1] == arr[2][1])) w = 1;
  else if((arr[0][2] == arr[1][2]) && (arr[1][2] == arr[2][2])) w = 1;

  //diagonal
  else if((arr[0][0] == arr[1][1]) && (arr[1][1] == arr[2][2])) w = 1;
  else if((arr[0][2] == arr[1][1]) && (arr[1][1] == arr[2][0])) w = 1;

  return w;
}

int boxesleft(char a[3][3])

int boxesleft(char a[3][3])
{
   int i,j,boxesleft=9;

   for(i=0;i<3;i++)
    { for(j=0;j<3;j++)
      { if((a[i][j] == 'X') ||(a[i][j] == 'O'))
          boxesleft--;
      }
    }

   return boxesleft;
}

现在我们有了所有的函数，我们继续第三步，讨论演示。

我们其实已经在上面写的一些函数中处理了演示，不是吗？

此程序中用于显示垂直线的ASCII字符是179，用于显示水平线的ASCII字符是196。用于十字的是197。有关扩展ASCII字符的更多信息，请访问此网站：http://www.asciitable.com/。

您甚至可以使用C程序打印出您的ASCII表。这里有一个例子

#include <stdio.h>

int main()
{
    FILE *fh;
    int  ch;
     
    fh = fopen("ascii.txt","r");
 
    for(i=0;i<256;i++)
     fprint(fh,"\n%d - %c",i,i);
 
    fclose(fh);
    return 0;
}

现在我们将讨论异常处理。在这个程序中，我们将其保持简单，因此没有什么太多需要担心的，但是，我们确实会从用户那里获取姓名。我们用于存储姓名的数组的大小为30。如果用户输入的字符串长度超过30怎么办？这会导致缓冲区溢出。这可能会立即导致程序崩溃或产生意外结果。为了避免这种情况，我们可以编写一个函数，它一次从stdin读取一个字符串，并在按下Enter键或字符串长度超过30时停止，或者我们可以使用名为fgets的内置函数。

最后，将所有内容整合在一起

#include <stdio.h>
#include <conio.h>

int main()
{
    /*
      Declaration of variables used
    */
 
    showframe(12,25);
    printf("\nPlayer 1, enter your name:"); fgets(name[0], 30, stdin);
    printf("\nPlayer 2, enter your name:"); fgets(name[1], 30, stdin);
 
    printf("\n%s, you take 0",name[0]);
    printf("\n%s, you take X",name[1]); getch();
 
    clrscr();
 
    do
    {
       while(!enter)
       {
         if(khbit())
          ch = getch();
        
           switch(ch)
           {
             case UPARROW : box = navigate(a[3][3], box, player, UPARROW);
             .
             .
             .
           }
       }
       if(quit) break;
       //check if the player wins
       win = checkforwin(a);
    
     }while(!win)
 
    if(win)
    { .
      .
    }
 
    else if(quit)
    {    .
         .
    }
 
 return 0;
}

查看完整的源代码和可执行文件，了解程序的工作原理。

以下是井字棋工作可执行程序的一些截图

本文不是一篇完整、成熟的游戏编程文章，但我希望您能从中有所收获。如果您有任何问题，请随时通过shine_hack@yahoo.com 发送电子邮件给我。

本程序的源代码可在以下网址获取：http://techstuff.x10.mx/articles/。

编程愉快！

Shine Jacob (Enot): shine_hack@yahoo.com

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