基于Linux的Flappy bird游戏开发

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作者
猴君
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gitee源码获取链接：

一、项目功能

  1. 按下空格键小鸟上升，不按空格键小鸟下降。
  2. 搭建小鸟需要穿过的管道。
  3. 管道自动左移和创建。
  4. 小鸟与管道碰撞游戏结束。

二、知识储备

  1. C语言。
  2. 数据结构——链表。
  3. Ncurses库。
  4. 信号机制。

三、项目框图

四、Ncurses 库

问题引入？

  • 如何显示游戏界面?
  • 如何实现空格键控制小鸟上升？

4.1  Ncurses 库介绍

        Ncurses是最早的System V Release 4.0 (SVr4)中 curses的一个克隆和升级。这是一个可自由配置的库，完全兼容旧版本curses。

        Ncurses构成了一个工作在底层终端代码之上的封装，并向用户提供了一个灵活高效的API（Application Programming Interface 应用程序接口）。它提供了创建窗口界面，移动光标，产生颜色，处理键盘按键等功能。使程序员编写应用程序不需要关心那些底层的终端操作。

        简而言之，它是一个管理应用程序在字符终端显示的函数库。

4.2  Ncurses 库函数

注：

  •  只介绍需要用到的库函数，其他的如果有兴趣可以自行了解。
  •  为了能够使用Ncurses库,必须在源程序中将#include<curses.h>包括进来,而且在编译的需         要与它链接起来。
  •  在gcc中可以使用参数-lncurses进行编译.

函数介绍：

1.  initscr(void);     是curses模式的入口。将终端屏幕初始化为curses模式，为当前屏幕和相关的数据结构分配内存。  2.  int  endwin(void);      是curses模式的出口,退出curses模式，释放curses子系统和相关数据结构占用的内存。  3.  int curs_set(int visibility);      设置光标是否可见，visibility：0（不可见），1（可见）  4.  int move(int  new_y, int  new_x);     将光标移动到new_y所指定的行和new_x所指定的列  5.  int addch(const  chtype  char);      在当前光标位置添加字符  6. int  refresh(void);      刷新物理屏幕。将获取的内容显示到显示器上。      7.  int  keypad(WINDOW  *window_ptr,  bool  key_on);      允许使用功能键。exp:keypad(stdscr,1);//允许使用功能按键  8.  int getch(void);      读取键盘输入的一个字符  9. chtype inch(void);      获取当前光标位置的字符。     注：curses有自己的字符类型chtype，使用时强制类型转换为char  10. int start_color(void);      启动color机制，初始化当前终端支持的所有颜色  11. int init_pair(short  pair_number,  short  foreground,  short  background);        配置颜色对             COLOR_BLACK         黑色        COLOR_MAGENTA      品红色     COLOR_RED           红色        COLOR_CYAN          青色     COLOR_GREEN         绿色        COLOR_WHITE      白色     COLOR_YELLOW     黄色       COLOR_BLUE       蓝色  12. int  COLOR_PAIR(int  pair_number);      设置颜色属性，设置完颜色对，可以通过COLOR_PAIR实现  13. int  attron(chtype  attribute);      启用属性设置  14. int  attroff(chtype  attribute);      关闭属性设置

4.3  Ncurses 库安装

安装命令：sudo apt-get install libncurses5-dev

五、信号机制

问题引入?

  • getch()阻塞获取键盘按键输入，怎么操作才能不影响小鸟下落和管道移动？

5.1  信号 

        在Linux中，软中断信号（signal，简称为信号）是在软件层次上对中断的一种模拟，用来通知进程发生了异步事件。内核可以因为内部事件而给进程发送信号，通知进程发生了某个事件。

信号响应的方式：

  1.  忽略信号，即对信号不做任何处理； 
  2.  捕捉信号，即信号发生时执行用户自定义的信号处理函数。
  3.  执行缺省操作，Linux对每种信号都规定了默认操作。

在linux中查看信号可通过命令：kill -l 

一共62个信号，因为31~34中间缺了两个。

这里介绍两个信号：

  1. SIGINT：通知终端结束当前终端的所有进程。 
  2. SIGALRM：通知进程定时器时间已到。

5.2  信号的检测与处理流程 

         当我们的代码在执行过程中，一旦遇到系统调用或中断服务，就会进入到内核中，检测是不是有信号产生，如果有信号产生，就会执行信号处理函数，在信号处理函数执行完后会返回到内核中，找到进入内核的断点，从断点回到应用程序继续执行。

        我们的项目在应用程序中设定好定时时间和信号处理函数，当定时时间到达时，会进入内核，在内核中调用信号处理函数，执行处理函数后回到应用程序继续执行。那么从进入内核到返回应用程序这中间的过程都是由内核来调度的，所以我们可以把小鸟的下落，管道的移动都放在信号处理程序中，由内核来调度。这样就与getch()阻塞获取键盘按键输入没有关系了。信号机制就是用来解决这一问题。

5.3  定时功能实现。

1、 设置信号响应方式——signal

#include  <unistd.h> #include <signal.h> typedef void (*sighandler_t)(int); sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);  成功时返回原先的信号处理函数，失败时返回SIG_ERR  signum：指明了所要处理的信号类型  handler：描述了与信号关联的动作 	          SIG_DFL代表缺省方式; SIG_IGN 代表忽略信号;  	          指定的信号处理函数代表捕捉方式

2、设置定时器

struct itimerval {     struct timeval it_interval; /* 计时器重新启动的间歇值 */     struct timeval it_value;    /* 计时器安装后首次启动的初  }；                               始值，之后就没有用 */ struct timeval {     long tv_sec;       /* 秒 */     long tv_usec;      /* 微妙*/ };

3、启动定时器

int setitimer(int which, const struct itimerval *value,               struct itimerval *ovalue) 参数： which：间歇计时器类型，  ITIMER_REAL      //数值为0，发送的信号是SIGALRM。 struct itimerval *value：将value指向的结构体设为计时器的当前值， struct itimerval *ovalue：保存计时器原有值。一般设置为NULL。 返回值： 成功返回0。失败返回-1。

4、功能实现

#include <stdio.h> #include <sys/time.h> #include <signal.h>  void handler(int sig){     printf("time starts\n"); } int main() {     signal(SIGALRM, handler);  	/*设置定时时间*/ 	struct itimerval timer; 	timer.it_value.tv_sec = 3; // 首次启动定时时间 	timer.it_value.tv_usec = 0;  	timer.it_interval.tv_sec = 1; // 之后每次定时时间 	timer.it_interval.tv_usec = 0;  	/*启动定时*/ 	setitimer(ITIMER_REAL, &timer, NULL); 	while(1);     return 0; }

六、项目功能实现

项目安排

        阶段1：初始化工作，小鸟功能实现。

        阶段2：管道功能实现。

        阶段3：完善代码，进行项目总结。

 6.1  阶段一

1、初始化NCurses库

2、设置定时时间

3、实现小鸟功能

  • 显示小鸟
  • 清除小鸟
  • 移动小鸟

 

#include <stdio.h> #include <curses.h> #include <signal.h> #include <sys/time.h>  #define BIRD '@' #define BLACK ' '  int  bird_x, bird_y; // 代表小鸟坐标 					  void show_bird(); // 显示小鸟 void clear_bird(); // 清除小鸟 void move_bird(); // 移动小鸟 void init_curses(); // curses库初始化 int set_timer(int ms_t); // 设置定时时间 --ms void handler(int sig); // 信号处理函数 int main(int argc, char *argv[]) { 	bird_y = 15; // 行 	bird_x = 10; // 列 	init_curses(); 	signal(SIGALRM, handler); 	set_timer(500); // 500ms 	show_bird(); 	move_bird(); 	return 0; } void init_curses(){ 	initscr(); // 进入curses模式 	curs_set(0); // 禁止光标显示 	noecho(); // 禁止输入字符显示 	keypad(stdscr, 1); // 启动功能按键 	start_color(); // 启动颜色机制 }  int set_timer(int ms_t){ 	struct itimerval timer; 	long t_sec, t_usec; 	int ret; 	 	t_sec = ms_t / 1000; // s 	t_usec = (ms_t % 1000) * 1000; // us 	 	timer.it_value.tv_sec = t_sec; 	timer.it_value.tv_usec = t_usec; // 首次启动定时值 	timer.it_interval.tv_sec = t_sec; 	timer.it_interval.tv_usec = t_usec; // 定时时间间隔 									    	ret = setitimer(ITIMER_REAL, &timer, NULL); 	return ret; }  void handler(int sig){ 	clear_bird(); 	bird_y++; 	show_bird(); }  void show_bird(){ 	move(bird_y, bird_x); 	addch(BIRD); 	refresh(); }  void clear_bird(){ 	move(bird_y, bird_x); 	addch(BLACK); 	refresh(); }  void move_bird(){ 	char key; 	while(1){ 		key = getch(); 		if(key == BLACK){ 			clear_bird(); 			bird_y--; 			show_bird(); 		} 	} }

6.2  阶段二 

  1. 创建链表
  2. 显示管道
  3. 清除管道
  4. 移动管道

 

/*定义关于管道的结构体*/ typedef struct Pipe{ 	int x; // 列坐标 	int y; // 横坐标 	struct Pipe *next; }Pipe_node, *Pipe_list;  Pipe_list head, tail; void creat_list(); // 创建链表  void show_pipe(); // 显示管道 void clear_pipe(); // 清除管道 void move_pipe(); // 移动管道 
// 创建链表，每个节点表示一个管道   void creat_list(){       int i;       Pipe_list p, new;       // 分配头节点并初始化       head = (Pipe_list)malloc(sizeof(Pipe_node));       head->next = NULL;       p = head; // p用于遍历链表          for(i = 0; i < 5; i++){           new = (Pipe_list)malloc(sizeof(Pipe_node)); // 分配新节点           new->x = (i + 1) * 20; // 设置管道的水平位置           new->y = rand() % 11 + 5; // 设置管道的垂直位置（5-15行）           new->next = NULL;           p->next = new; // 将新节点添加到链表           p = new; // 移动p到链表的末尾       }       tail = p; // tail指向链表的最后一个节点   }      // 显示链表中的所有管道   void show_pipe(){       Pipe_list p;       int i, j;       p = head->next; // 跳过头节点       while(p){           for(i = p->x; i < p->x+10; i++){ // 遍历管道的每个水平位置               // 绘制管道的上半部分               for(j = 0; j < p->y; j++){                   move(j, i);                   addch(PIPE); // 假设PIPE是一个宏或常量，表示管道字符               }               // 绘制管道的下半部分（假设管道高度固定为5）               for(j = p->y+5; j < 25; j++){                   move(j, i);                   addch(PIPE);               }           }           refresh(); // 刷新屏幕以显示管道           p = p->next;       }   }      // 清除链表中的所有管道   void clear_pipe(){       // 类似于show_pipe，但用BLACK字符替换PIPE       // ... (省略了与show_pipe相同的循环结构，但将addch(PIPE)替换为addch(BLACK))   }      // 将所有管道向左移动一个单位   void move_pipe(){       Pipe_list p;       p = head->next;       while(p){           p->x--; // 将每个管道的x坐标减一           p = p->next;       }       // 注意：这里没有处理管道移出屏幕的情况   }

 

 6.3 阶段三

  1. 判断游戏结束：小鸟与管道碰撞
  2. 循环创建管道
  3. 为管道和小鸟添加色彩

 

/*游戏结束判断*/ 	if((char)inch() == PIPE){ 		set_timer(0); 		endwin(); 		exit(0); 	} 
/*循环管道创建*/ int i, j; p = head->next; 	if(p->x == 0){ 		head->next = p->next; 		for(i = p->x; i < p->x+10; i++){ 			/*清除上半部分管道*/ 			for(j = 0; j < p->y; j++){ 				move(j, i); 				addch(BLACK); 			} 			/*清除部分管道创建*/ 			for(j = p->y+5; j < 25; j++){ 				move(j, i); 				addch(BLACK); 			} 			refresh(); 		} 		free(p);  		new = (Pipe_list)malloc(sizeof(Pipe_list)); 		new->x = tail->x + 20; 		new->y = rand() % 11 + 5; 		new->next = NULL; 		tail->next = new; 		tail = new; 	} 
init_pair(1, COLOR_WHITE, COLOR_RED); //小鸟颜色设置 init_pair(2, COLOR_WHITE, COLOR_GREEN); //管道颜色设置

七、完整项目源码

#include <stdio.h> #include <curses.h> #include <signal.h> #include <sys/time.h> #include <stdlib.h> #include <time.h>  #define BIRD '@' #define BLACK ' ' #define PIPE '+'  /*定义关于管道的结构体*/ typedef struct Pipe{ 	int x; // 列坐标 	int y; // 横坐标 	struct Pipe *next; }Pipe_node, *Pipe_list;  Pipe_list head, tail; void creat_list(); // 创建链表  void show_pipe(); // 显示管道 void clear_pipe(); // 清除管道 void move_pipe(); // 移动管道  int  bird_x, bird_y; // 代表小鸟坐标  void show_bird(); // 显示小鸟 void clear_bird(); // 清除小鸟 void move_bird(); // 移动小鸟 void init_curses(); // curses库初始化 int set_timer(int ms_t); // 设置定时时间 --ms void handler(int sig); // 信号处理函数 int main(int argc, char *argv[]) { 	bird_y = 15; // 行 	bird_x = 13; // 列 	init_curses(); 	signal(SIGALRM, handler); 	set_timer(500); // 500ms  	srand(time(0)); // 随机种子  	creat_list(); 	show_pipe();  	show_bird(); 	move_bird(); 	return 0; } void init_curses(){ 	initscr(); // 进入curses模式 	curs_set(0); // 禁止光标显示 	noecho(); // 禁止输入字符显示 	keypad(stdscr, 1); // 启动功能按键 	start_color(); // 启动颜色机制 	init_pair(1, COLOR_WHITE, COLOR_RED); //小鸟颜色设置 	init_pair(2, COLOR_WHITE, COLOR_GREEN); //管道颜色设置 }  int set_timer(int ms_t){ 	struct itimerval timer; 	long t_sec, t_usec; 	int ret;  	t_sec = ms_t / 1000; // s 	t_usec = (ms_t % 1000) * 1000; // us  	timer.it_value.tv_sec = t_sec; 	timer.it_value.tv_usec = t_usec; // 首次启动定时值 	timer.it_interval.tv_sec = t_sec; 	timer.it_interval.tv_usec = t_usec; // 定时时间间隔  	ret = setitimer(ITIMER_REAL, &timer, NULL); 	return ret; }  void handler(int sig){ 	Pipe_list p, new; 	int i, j; 	/*小鸟下落*/ 	clear_bird(); 	bird_y++; 	show_bird(); 	/*游戏结束判断*/ 	if((char)inch() == PIPE){ 		set_timer(0); 		endwin(); 		exit(0); 	} 	p = head->next; 	if(p->x == 0){ 		head->next = p->next; 		for(i = p->x; i < p->x+10; i++){ 			/*清除上半部分管道*/ 			for(j = 0; j < p->y; j++){ 				move(j, i); 				addch(BLACK); 			} 			/*清除部分管道创建*/ 			for(j = p->y+5; j < 25; j++){ 				move(j, i); 				addch(BLACK); 			} 			refresh(); 		} 		free(p);  		new = (Pipe_list)malloc(sizeof(Pipe_list)); 		new->x = tail->x + 20; 		new->y = rand() % 11 + 5; 		new->next = NULL; 		tail->next = new; 		tail = new; 	} 	/*管道移动*/ 	clear_pipe(); 	move_pipe(); 	show_pipe(); }  void show_bird(){ 	attron(COLOR_PAIR(1)); 	move(bird_y, bird_x); 	addch(BIRD); 	refresh(); 	attroff(COLOR_PAIR(1)); }  void clear_bird(){ 	move(bird_y, bird_x); 	addch(BLACK); 	refresh(); }  void move_bird(){ 	char key; 	while(1){ 		key = getch(); 		if(key == BLACK){ 			clear_bird(); 			bird_y--; 			show_bird(); 			/*游戏结束判断*/ 			if((char)inch() == PIPE){ 				set_timer(0); 				endwin(); 				exit(0); 			} 		} 	} }  void creat_list(){ 	int i; 	Pipe_list p, new; 	head = (Pipe_list)malloc(sizeof(Pipe_node)); 	head->next = NULL; 	p = head;  	for(i = 0; i < 5; i++){ 		new = (Pipe_list)malloc(sizeof(Pipe_node)); 		new->x = (i + 1) * 20; 		new->y = rand() % 11 + 5; // 5-15行 		new->next = NULL; 		p->next = new; 		p = new; 	} 	tail = p; }  void show_pipe(){ 	Pipe_list p; 	int i, j; 	p = head->next; 	attron(COLOR_PAIR(2)); 	while(p){ 		for(i = p->x; i < p->x+10; i++){ 			/*创建上半部分管道*/ 			for(j = 0; j < p->y; j++){ 				move(j, i); 				addch(PIPE); 			} 			/*下半部分管道创建*/ 			for(j = p->y+5; j < 25; j++){ 				move(j, i); 				addch(PIPE); 			} 		} 		refresh(); 		p = p->next; 	} 	attroff(COLOR_PAIR(2)); }  void clear_pipe(){ 	Pipe_list p; 	int i, j; 	p = head->next; 	while(p){ 		for(i = p->x; i < p->x+10; i++){ 			/*创建上半部分管道*/ 			for(j = 0; j < p->y; j++){ 				move(j, i); 				addch(BLACK); 			} 			/*下半部分管道创建*/ 			for(j = p->y+5; j < 25; j++){ 				move(j, i); 				addch(BLACK); 			} 		} 		refresh(); 		p = p->next; 	} }  void move_pipe(){ 	Pipe_list p; 	p = head->next; 	while(p){ 		p->x--; 		p = p->next; 	} }

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