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

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posSetConsoleCursorPosition(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posSetConsoleCursorPosition(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);}
}