【C语言】C语言经典小游戏：贪吃蛇（上）

一、游戏背景及其功能

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。

在这里我们将使⽤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
• 蛇吃⻝物的功能（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

在编写这个游戏之前，需要我们掌握C语⾔函数、枚举、结构体、动态内存管理、预处理指令、链表、Win32 API等相关知识，在我的博客中除了Win32 API以外其余知识都有详细的讲解，在这里我们将来学习Win32 API的知识。

二、Win32 API介绍

Win32 API对我们来说是一个全新的内容，因此将在这里对其进行全面讲解。

1、Win32 API

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。
Win32 API 也就是Microsoft Windows 32位平台的应⽤程序编程接⼝。

2、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。

• 我们可以输入cmd命令来设置控制台窗⼝的⻓和宽。

例如：将控制台窗口的⼤⼩设置为30⾏，100列。

mode con cols=100 lines=30

参考：mode命令

• 也可以通过cmd命令来设置控制台窗⼝的名字。

title 贪吃蛇

如图：

参考：title命令

• 这些能在控制台窗⼝执⾏的命令，也可以调⽤C语⾔函数system来执⾏。

例如：

#include<stdio.h>
int main()
{//设置控制台的长宽system("mode con cols=30 lines=30");//设置控制台名称system("title 贪吃蛇");return 0;
}

运行结果：

3、定位坐标（COORD）

COORD 是Windows API中定义的⼀个结构体，表⽰⼀个字符在控制台上的坐标，坐标(0，0)位于缓冲区的顶部左侧单元格。

如图：

注意： 使用Windows API 中的内容时需要包含头文件#include<windows.h>。

COORD类型的声明：

typedef struct _COORD
{SHORT X;SHORT Y;
}COORD, * PCOORD;

• 使用COORD来表示一个字符在控制台上的坐标。

COORD pos = { 10, 15 };

4、获得句柄（GetStdHandle）

GetStdHandle是⼀个Windows API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，使⽤这个句柄可以操作设备。

函数原型：

HANDLE GetStdHandle(DWORD nStdHandle);

举例：获得输出句柄。

int main()
{//获得输出句柄HANDLE hOutput = NULL;hOutput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);return 0;
}

5、获得光标属性（GetConsoleCursorInfo）

GetConsoleCursorInfo也是一个Windows API 函数，用来获取控制台光标的属性（光标大小、可见性等等）。

函数原型：

BOOL WINAPI GetConsoleCursorInfo(HANDLE hConsoleOutput,PCONSOLE_CURSOR_INFO lpConsoleCursorInfo
);

注：
PCONSOLE_CURSOR_INFO 是指向CONSOLE_CURSOR_INFO 结构的指针，该结构接收有关光标的信息。

函数的使用：

int main()
{//获得输出句柄HANDLE hOutput = NULL;hOutput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);//获取光标信息 CONSOLE_CURSOR_INFO CursorInfo;GetConsoleCursorInfo(hOutput, &CursorInfo);return 0;
}

1）描述光标属性（CONSOLE_CURSOR_INFO）

CONSOLE_CURSOR_INFO是 Windows API 中的一个结构体，用于描述控制台光标的属性。

结构体的声明：

typedef struct _CONSOLE_CURSOR_INFO {DWORD dwSize;BOOL bVisible;
} CONSOLE_CURSOR_INFO, * PCONSOLE_CURSOR_INFO;

• dwSize：光标在屏幕上的大小。此值介于1到100之间，是光标高度占字符单元格高度的百分比。
• bVisible：光标的可见性。如果光标可⻅为TRUE，不可见为FALSE。

CursorInfo.bVisible = FALSE; //隐藏控制台光标 

6、设置光标属性（SetConsoleCursorInfo）

SetConsoleCursorInfo 是 Windows API 中的一个函数，用于设置控制台光标的属性（大小和可见性）。它一般与 GetConsoleCursorInfo 配合使用。

函数原型：

BOOL WINAPI SetConsoleCursorInfo(HANDLE hConsoleOutput,const CONSOLE_CURSOR_INFO* lpConsoleCursorInfo
);

函数的使用：

int main()
{//获得输出句柄HANDLE hOutput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);//获取光标信息 CONSOLE_CURSOR_INFO CursorInfo;GetConsoleCursorInfo(hOutput, &CursorInfo);//设置光标状态 CursorInfo.bVisible = FALSE; //隐藏控制台光标 SetConsoleCursorInfo(hOutput, &CursorInfo);
}

运行结果：

可以看到此时光标已经被隐藏了。

7、设置光标位置（SetConsoleCursorPosition ）

SetConsoleCursorPosition 是 Windows API 中的一个函数，用于设置控制台屏幕缓冲区中光标的位置。

函数原型：

BOOL WINAPI SetConsoleCursorPosition(HANDLE hConsoleOutput,COORD pos
);

函数的使用：

int main()
{//坐标COORD pos = { 10, 5 };//获得输出句柄HANDLE hOutput = NULL;	hOutput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);//设置光标的位置为坐标pos SetConsoleCursorPosition(hOutput, pos);return 0;
}

运行结果：

可以看到此时光标的位置已经被设置到（10,5）这个坐标了。

1）封装函数SetPos

• 如果想要让光标出现在指定的坐标位置，那么我们就可以将上述代码封装为一个函数SetPos。

void SetPos(short x, short y)
{ //取得坐标COORD pos = { x, y };//获得输出句柄HANDLE hOutput = NULL;hOutput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);//设置光标位置SetConsoleCursorPosition(hOutput, pos);
}

8、检测按键状态（GetAsyncKeyState）

GetAsyncKeyState 是 Windows API 中的一个函数，用于检测某个按键或鼠标按钮的当前状态。

函数原型：

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，在调⽤ GetAsyncKeyState 函数后，如果返回的16位short数据中，如果最低位被置为1则说明，该按键被按过，否则为0。

• 因此如果我们要判断⼀个键是否被按过，可以检测GetAsyncKeyState函数的返回值最低位是否为1。将其定义为一个宏。

#define KEY_PRESS(VK) ( (GetAsyncKeyState(VK) & 0x1) ? 1 : 0 )

参考：虚拟键码

实例： 检测数字键

#include <stdio.h>
#include <windows.h>#define KEY_PRESS(VK) ( (GetAsyncKeyState(VK) & 0x1) ? 1 : 0 )int main()
{while (1){if (KEY_PRESS(0x30)){printf("0\n");}else if (KEY_PRESS(0x31)){printf("1\n");}else if (KEY_PRESS(0x32)){printf("2\n");}else if (KEY_PRESS(0x33)){printf("3\n");}else if (KEY_PRESS(0x34)){printf("4\n");}else if (KEY_PRESS(0x35)){printf("5\n");}else if (KEY_PRESS(0x36)){printf("6\n");}else if (KEY_PRESS(0x37)){printf("7\n");}else if (KEY_PRESS(0x38)){printf("8\n");}else if (KEY_PRESS(0x39)){printf("9\n");}}return 0;
}

运行结果：

当我们按下数字键后就会在控制台上面显示出来，而按到其他键时则不会显示。

三、贪吃蛇游戏设计与分析

1、地图

我们最终的贪吃蛇界面应该实现下面的效果，那我们的地图该如何布置呢？

如果想在控制台窗⼝中的指定位置输出信息，我们得知道
该位置的坐标。

控制台窗⼝的坐标如下所⽰，横向的是X轴，纵向是Y轴。

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●，打印⻝物使⽤宽字符★。

普通的字符是只占1个字节，而上述这类宽字符需要占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单字节的。但是这些假定并不是在世界的任何地⽅都适⽤。
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：加⼊了宽字符的类型wchar_t 和宽字符的输⼊和输出函数，加⼊了<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。

1）<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

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，下⾯不同的宏指定不同的类项：

• LC_COLLATE：影响字符串⽐较函数 strcoll() 和 strxfrm() 。
• LC_CTYPE：影响字符处理函数的⾏为。
• LC_MONETARY：影响货币格式。
• 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，将以上所有类别设置为给定的语⾔环境。

每个类项的详细说明，请点击参考

3）setlocale函数

函数原型：

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 函数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"（正常模式）和" "（本地模式）。
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, " ");

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？
宽字符的字⾯量必须加上前缀“L”，否则C语⾔会把字⾯量当作窄字符类型处理。
前缀“L”在单引号前⾯，表⽰宽字符，对应 wprintf() 的占位符为 %lc ；
在双引号前⾯，表⽰宽字符串，对应wprintf() 的占位符为 %ls 。

#include <stdio.h>
#include<locale.h>int main()
{setlocale(LC_ALL, "");wchar_t ch1 = L'●';wchar_t ch2 = L'□';wchar_t ch3 = L'张';wprintf(L"%lc\n", ch1);wprintf(L"%lc\n", ch2);wprintf(L"%lc\n", ch3);printf("%c%c\n", 'a', 'b');return 0;
}

注： 我们需要以管理员的身份打开VS再运行代码才可以观察得更明显。

运行结果：

从输出的结果来看，我们发现一个普通字符占1个字符的位置，但是⼀个宽字符会占⽤2个字符的位置，因此如果我们要在贪吃蛇中使⽤宽字符，就得处理好地图上坐标的计算。
普通字符和宽字符打印出宽度的展⽰如下：

5）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，
如下：

2、蛇⾝和⻝物

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

• 注意： 蛇的每个节点的x坐标必须是2的倍数，否则可能会出现蛇的⼀个节点有⼀半⼉出现在墙体中，另外⼀般在墙外的现象，坐标不好对⻬。

关于⻝物，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★。

3、数据结构设计

在游戏运⾏的过程中，蛇每次吃⼀个⻝物，蛇的⾝体就会变⻓⼀节，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，所以蛇身的节点结构如下：

typedef struct SnakeNode
{int x;int y;struct SnakeNode* next;
}SnakeNode, * pSnakeNode;

• pSnakeNode是结构体指针，等价于

typedef struct 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 _pSnake;//指向蛇头的指针pSnakeNode _pFood;//指向食物节点的指针enum DIRECTION _dir;//蛇的方向enum GAME_STATUS _status;//游戏的状态int _food_weight;//一个食物的分数int _score;//总成绩int _sleep_time;//休息时间，时间越短，速度越快
}Snake, * pSnake;

• 蛇的⽅向，可以⼀⼀列举，使⽤枚举：

enum DIRECTION
{UP = 1,//上DOWN,//下LEFT,//左RIGHT//右
};

• 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
};

4、游戏流程设计

现在我们已经把贪吃蛇大致的步骤梳理了一遍，了解完上述知识后，接着在下篇文章就开始编写方法来实现整个游戏。