贪吃蛇实现

1.资料来源

https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/console/getstdhandle

2.前言

简介

贪吃蛇是久负盛名的游戏，和俄罗斯方块、扫雷等游戏位列于经典游戏的行列。
《贪食蛇》中玩家控制一条不断移动的蛇，在屏幕上吃掉出现的食物。每吃掉一个食物，蛇的身体就会变长。游戏的目标是尽可能长时间地生存下去，同时避免蛇头撞到自己的身体或屏幕边缘。游戏最初是像素风格，后来发展出了3D版本和多人对战模式。玩家需要灵活操作，利用策略在有限的空间内避免碰撞，挑战高分。

实现基本功能

1. 贪吃蛇地图绘制
2. 蛇吃食物的功能（上下左右方向键控制蛇的动作）
3. 蛇撞墙死亡
4. 蛇撞自身死亡
5. 计算得分
6. 蛇身加速、减速
7. 暂停游戏

技术要点

C语言函数、枚举、结构体、动态内存管理、预处理指令、链表、Win2API等。

WIN32API

Win32 API是Windows操作系统的核心编程接口，用于与操作系统内核直接交互。

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（每一种服务就是一种函数），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，由于这些函数的服务的对象是应用程序（Application），所以称之为Application Programming Interface，简称API函数， WIN32API也就是Microsoft Windows 32位平台的应用程序编辑接口。

控制台程序（Console）

平常运行起来的黑框其实就是控制台程序
win + R输入cmd打开控制台窗口
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，30行，100列

mode con cols=100 lines=30

也可以通过命令命令设置控制台窗口的名字

title 贪吃蛇

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 <stdlib.h>
//system函数可以执行系统命令
int main()
{//设置控制台相关属性system("mode con cols=100 lines=30");system("title 贪吃蛇");//暂停//getchar();  system("pause");return 0;
}

3.相关win32API函数

控制台屏幕上的坐标 COORSD

COORD 是Windows API上定义的一个结构体，表示一个字符在控制台屏幕缓冲区上的坐标，坐标系（0， 0）的原点位于缓冲区的顶部左侧单元格。

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

示例

#include <windows.h>
int main()
{COORD pos1 = { 0, 0 };COORD pos2 = { 10, 20 };system("pause");return 0;
}

GetStdHandle 获取句柄

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）中获取一个句柄（用来标识不同设备的数值），使用这个句柄可以操作设备。

HANDLE WINAPI GetStdHandle(_In_ DWORD nStdHandle
);

HANDLE GetStdHandle(DWORD nStdHandle);
typedef void* HANDLE

CONSOLE_CURSOR_INFO 结构

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;

GetConsoleCursorInfo 检索游标信息

检索有关指定控制台屏幕缓冲区的游标大小和可见性的信息。

BOOL WINAPI GetConsoleCursorInfo(_In_  HANDLE               hConsoleOutput,  //句柄_Out_ PCONSOLE_CURSOR_INFO lpConsoleCursorInfo  //指针
);PCONSOLE_CURSOR_INFO 是指向 CONSOLE_CURSOR_INFO 结构的指针，该结构接收有关
主机游标（光标）的信息。

SetConsoleCursorInfo 设置游标信息

为指定的控制台屏幕缓冲区设置光标的大小和可见性。

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

示例1

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <windows.h>
int main()
{//获得标准输出设备的句柄HANDLE houtput = NULL;houtput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);//定义一个光标信息的结构体CONSOLE_CURSOR_INFO cursor_info = { 0 };//获取和houtput句柄相关的控制台上的光标信息，存储在cursor_info中GetConsoleCursorInfo(houtput, &cursor_info);printf("%d\n", cursor_info.dwSize);system("pause");   //暂停//修改光标的占比cursor_info.dwSize = 50;//设置和houtput句柄相关的控制台上的光标信息SetConsoleCursorInfo(houtput, &cursor_info);system("pause");return 0;
}

SetConsoleCursorPosition 设置控制台光标位置

设置指定控制台屏幕缓冲区中的光标位置。将要设置的坐标信息存储在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(_In_ HANDLE hConsoleOutput,_In_ COORD  dwCursorPosition
);

示例：

void set_pos(short x, short y)
{//获得标准输出设备的句柄HANDLE houtput = NULL;houtput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);//定位光标的位置COORD pos = { x, y };SetConsoleCursorPosition(houtput, pos);
}
int main()
{//直接定位光标位置set_pos(10, 20);system("pause");return 0;
}

GetAsyncKeyState 获取按键情况

确定调用函数时键是向上还是向下，以及上次调用 GetAsyncKeyState 后是否按下了该键。

SHORT GetAsyncKeyState([in] int vKey
);

将键盘上每个键的虚拟键值传给函数，函数通过返回值来分辨键的状态。

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，如果最高位是0，说明按键的状态是抬起；如果最低位被置为1则说明，该按键按过，否则为0。

参考：虚拟键代码 https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/inputdev/virtual-key-codes

分装宏函数

#define KEY_PRESS(vk) ((GetAsyncKeyState(vk)&1) ? 1 : 0)
//结果是1表示按过，结果是0表示没按过

示例：

#define KEY_PRESS(vk) ((GetAsyncKeyState(vk)&1) ? 1 : 0)
int main()
{//按哪个数字打印哪个数字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;
}

4.贪吃蛇游戏设计与分析

4.1地图

在游戏地图上，打印宽字符。普通的字符是占一个字节的，这类宽字符是占2个字节。
汉字本质上也是宽字符。

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语言最初假定地址都是单字节的，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。

4.1.1<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。
在标准库中，依赖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：

参考资料：https://learn.microsoft.com/zh-cn/cpp/text/locales-and-code-pages

https://learn.microsoft.com/zh-cn/cpp/c-runtime-library/reference/setlocale-wsetlocale?view=msvc-170

4.1.3 setlocale函数

char *setlocale(int category,const char *locale
);wchar_t *_wsetlocale(int category,const wchar_t *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”（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");

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, "");

setlocale的返回值是一个字符串指针，表示已经设置好的格式，如果调用失败，则返回空指针NULL。
setlocale()可以用来查询当前的地区，这时第二个参数设为NULL就可以了。

示例：

#include <locale.h>
int main()
{char* ret = setlocale(LC_ALL, NULL);printf("%s\n", ret);ret = setlocale(LC_ALL, "");printf("%s\n", ret);return 0;
}

参考资料：https://legacy.cplusplus.com/reference/clocale/setlocale/?kw=setlocale

/* setlocale example */
#include <stdio.h>      /* printf */
#include <time.h>       /* time_t, struct tm, time, localtime, strftime */
#include <locale.h>     /* struct lconv, setlocale, localeconv */int main ()
{time_t rawtime;struct tm * timeinfo;char buffer [80];struct lconv * lc;time ( &rawtime );timeinfo = localtime ( &rawtime );int twice=0;do {printf ("Locale is: %s\n", setlocale(LC_ALL,NULL) );strftime (buffer,80,"%c",timeinfo);printf ("Date is: %s\n",buffer);lc = localeconv ();printf ("Currency symbol is: %s\n-\n",lc->currency_symbol);setlocale (LC_ALL,"");} while (!twice++);return 0;
}

4.1.3 宽字符的打印

宽字符的字面量必须叫上前缀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。宽字符的打印使用wprintf，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。

int main()
{//设置本地化setlocale(LC_ALL, "");//宽字符字面量前加 Lwchar_t ch1 = L'你';wchar_t ch2 = L'好';wchar_t ch3 = L'世';wchar_t ch4 = L'界';printf("%c%c\n", 'a', 'b');//格式串前面也要加 Lwprintf(L"%lc\n", ch1);wprintf(L"%lc\n", ch2);wprintf(L"%lc\n", ch3);wprintf(L"%lc\n", ch4);return 0;
}

代码

snake.h

#pragma once#include <stdio.h>
#include <locale.h>
#include <stdbool.h>
#include <windows.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>#define POS_X 24
#define POS_Y 5
#define WALL L'□'
#define BOOY L'●'
#define FOOD L'★'//类型的声明//蛇的方向
enum DIRECTION
{UP = 1,DOWN,LEFT,RIGHT
};//蛇的状态
enum GAME_STATUS
{OK,//正常KILL_BY_WALL,//撞墙KILL_BY_SELF,//撞到自己END_NORMAL//正常退出
};//蛇身的节点类型
typedef struct SnakeNode
{//坐标int x;int y;//指向下一个节点的指针struct SnakeNode* next;
} SnakeNode, *pSnakeNode;//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，时间越长速度越慢
} Snake, *pSnake;//函数声明//设置光标位置
void SetPos(short x, short y);
//游戏初始化
void GameStart(pSnake ps);
//欢迎界面的打印
void WelcomeToGame();
//绘制地图
void CreateMap();
//初始化蛇身
void InitSnake(pSnake ps);
//创建食物
void CreateFood(pSnake ps);
//运行游戏
void GameRun(pSnake ps);
//蛇的移动-走一步
void SnakeMove(pSnake ps);
//判断下一个坐标是否是食物
int NextIsFood(pSnakeNode pn, pSnake ps);
//下一个位置是食物，吃掉食物
void EatFood(pSnakeNode pn, pSnake ps);
//下一个位置不是食物
void NoFood(pSnakeNode pn, pSnake ps);
//检查是否撞墙
void KillByWall(pSnake ps);
//检查是否撞到自己
void KillBySelf(pSnake ps);
//结束运行-善后工作
void GameEnd(pSnake ps);

snake.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include "snake.h"//设置光标位置
void SetPos(short x, short y)
{//获取标准输出设备的句柄HANDLE houtput = NULL;houtput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);//定位光标的位置COORD pos = { x, y };SetConsoleCursorPosition(houtput, pos);
}//欢迎界面的打印
void WelcomeToGame()
{SetPos(38, 14);wprintf(L"欢迎来到贪吃蛇小游戏\n");SetPos(40, 20);system("pause");system("cls");SetPos(30, 14);wprintf(L"用↑.↓.→.←来控制蛇的移动，按z加速，按x减速\n");SetPos(30, 15);wprintf(L"加速能够获得更高的分数\n");SetPos(40, 20);system("pause");system("cls");
}//绘制地图
void CreateMap()
{int i = 0;//上for (i = 0; i < 29; i++)wprintf(L"%lc", WALL);//左右for (i = 1; i <= 25; i++){SetPos(0, i);wprintf(L"%lc", WALL);SetPos(56, i);wprintf(L"%lc", WALL);}//下SetPos(0, 26);for (i = 0; i < 29; i++)wprintf(L"%lc", WALL);
}//初始化蛇身
void InitSnake(pSnake ps)
{int i = 0;pSnakeNode cur = NULL;//创建蛇身节点for (i = 0; i < 5; i++){cur = (pSnakeNode)malloc(sizeof(SnakeNode));if (cur == NULL){perror("InitSnake():malloc()");exit(1);}cur->next = NULL;cur->x = POS_X + 2 * i;cur->y = POS_Y;//头插法插入链表if (ps->_pSnake == NULL)  //空链表ps->_pSnake = cur;else  //非空{cur->next = ps->_pSnake;ps->_pSnake = cur;}}//打印蛇身cur = ps->_pSnake;while (cur){SetPos(cur->x, cur->y);wprintf(L"%lc", BOOY);cur = cur->next;}//设置贪吃蛇属性ps->_dir = RIGHT;//默认向右ps->_score = 0;ps->_food_weight = 10;ps->_sleep_time = 200;//单位是毫秒ps->_status = OK;
}//创建食物
void CreateFood(pSnake ps)
{int x = 0;int y = 0;//生成x是2的倍数// x: 2-54// y: 1-25//x = 2 * (rand() % 27) + 2;
again:do{x = rand() % 53 + 2;y = rand() % 25 + 1;} while (x % 2 != 0);//x和y的坐标不能和设的身体坐标冲突pSnakeNode cur = ps->_pSnake;while (cur){if (x == cur->x && y == cur->y)goto again;cur = cur->next;}//创建食物的节点pSnakeNode pFood = (pSnakeNode)malloc(sizeof(SnakeNode));if (pFood == NULL){perror("CreateFood():malloc()");return;}pFood->x = x;pFood->y = y;pFood->next = NULL;SetPos(x, y);wprintf(L"%lc", FOOD); ps->_pFood = pFood;
}//1.游戏初始化
void GameStart(pSnake ps)
{//0.先设置窗口信息，再光标隐藏system("mode con cols=100 lines=30");//设置窗口大小system("title 贪吃蛇");        HANDLE houtput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);//获取句柄CONSOLE_CURSOR_INFO CursorInfo;//光标信息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//1.打印环境界面和功能介绍WelcomeToGame();//2.绘制地图CreateMap();//3.初始化蛇身InitSnake(ps);//4.创建食物CreateFood(ps);
}//打印帮助信息
void printHelpInfo()
{SetPos(64, 14);wprintf(L"%ls", L"不能穿墙，不能咬到自己");SetPos(64, 15);wprintf(L"%ls", L"用↑.↓.→.←来控制蛇的移动");SetPos(64, 16);wprintf(L"%ls", L"按z加速，按x减速");SetPos(64, 17);wprintf(L"%ls", L"按ESC退出游戏，按空格暂停游戏");
}
//检测虚拟键值
#define KEY_PRESS(vk) ((GetAsyncKeyState(vk)&1) ? 1 : 0)
//暂停
void Pause()
{while (1){Sleep(200);if (KEY_PRESS(VK_SPACE)){break;}}
}
//判断下一个坐标是否是食物
int NextIsFood(pSnakeNode pn, pSnake ps)
{//是食物返回1，不是食物返回0//return (ps->_pFood->x == pn->x && ps->_pFood->y == pn->y);if (ps->_pFood->x == pn->x && ps->_pFood->y == pn->y)return 1;elsereturn 0;
}
//下一个位置是食物，吃掉食物
void EatFood(pSnakeNode pn, pSnake ps)
{//在CreateFood()里创建了pFood和SnakeMove()里创建了pNextNode两个食物节点，需要连接一个，释放一个//头插法ps->_pFood->next = ps->_pSnake;ps->_pSnake = ps->_pFood;//释放下一个位置的节点free(pn);pn = NULL;//打印pSnakeNode cur = ps->_pSnake;while (cur){SetPos(cur->x, cur->y);wprintf(L"%lc", BOOY);cur = cur->next;}ps->_score += ps->_food_weight;//重新创建食物CreateFood(ps);
}
//下一个位置不是食物
void NoFood(pSnakeNode pn, pSnake ps)
{//头插法pn->next = ps->_pSnake;ps->_pSnake = pn;pSnakeNode cur = ps->_pSnake;while (cur->next->next != NULL){SetPos(cur->x, cur->y);wprintf(L"%lc", BOOY);cur = cur->next;}//最后一个节点要打印空白字符(两个空格)覆盖原来的蛇身节点BOOYSetPos(cur->next->x, cur->next->y);printf("  ");//释放最后一个节点free(cur->next);cur->next = NULL;
}
//检查是否撞墙
void KillByWall(pSnake ps)
{if (ps->_pSnake->x == 0 || ps->_pSnake->x == 56 ||ps->_pSnake->y == 0 || ps->_pSnake->y == 26){ps->_status = KILL_BY_WALL;}
}
//检查是否撞到自己
void KillBySelf(pSnake ps)
{pSnakeNode cur = ps->_pSnake->next;while (cur){if (cur->x == ps->_pSnake->x && cur->y == ps->_pSnake->y){ps->_status = KILL_BY_SELF;break;}cur = cur->next;}
}
//蛇的移动-走一步
void SnakeMove(pSnake ps)
{//创建一个节点，表示蛇即将到的下一个节点pSnakeNode pNextNode = (pSnakeNode)malloc(sizeof(SnakeNode));if (pNextNode == NULL){perror("SnakeMove()::malloc()");return;}switch (ps->_dir){case UP:pNextNode->x = ps->_pSnake->x;pNextNode->y = ps->_pSnake->y - 1;break;case DOWN:pNextNode->x = ps->_pSnake->x;pNextNode->y = ps->_pSnake->y + 1;break;case LEFT:pNextNode->x = ps->_pSnake->x - 2;pNextNode->y = ps->_pSnake->y;break;case RIGHT:pNextNode->x = ps->_pSnake->x + 2;pNextNode->y = ps->_pSnake->y;break;}//检查下一个坐标处是否是食物if (NextIsFood(pNextNode, ps)){EatFood(pNextNode, ps);}else{NoFood(pNextNode, ps);}//检查是否撞墙KillByWall(ps);//检查是否撞到自己KillBySelf(ps);
}//2.运行游戏
void GameRun(pSnake ps)
{//打印帮助信息printHelpInfo();do{//打印总分数和食物的分值SetPos(64, 10);printf("总分数:%d\n", ps->_score);SetPos(64, 11);printf("当前食物的分数:%2d\n", ps->_food_weight);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;else if (KEY_PRESS(VK_SPACE)){//暂停Pause();}else if (KEY_PRESS(VK_ESCAPE)){//正常退出游戏ps->_status = END_NORMAL;}else if (KEY_PRESS(0x5A)){//加速if (ps->_sleep_time > 80)//分四档{ps->_sleep_time -= 30;ps->_food_weight += 2;}}else if (KEY_PRESS(0x58)){//减速if (ps->_food_weight > 2){ps->_sleep_time += 30;ps->_food_weight -= 2;}}//蛇的移动-走一步SnakeMove(ps);Sleep(ps->_sleep_time);} while (ps->_status == OK);
}//3.结束运行-善后工作
void GameEnd(pSnake ps)
{SetPos(24, 12);switch (ps->_status){case END_NORMAL:printf("正常退出游戏\n");break;case KILL_BY_WALL:printf("撞到墙上，游戏结束\n");break;case KILL_BY_SELF:printf("撞到自己,游戏结束\n");break;}//释放蛇身链表pSnakeNode cur = ps->_pSnake;while (cur){pSnakeNode del = cur;cur = cur->next;free(del);}
}

test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include "snake.h"//游戏的测试逻辑
void test()
{int ch = 0;do{system("cls");//清屏//创建贪吃蛇Snake snake = { 0 };GameStart(&snake);//运行游戏GameRun(&snake);//结束运行-善后工作GameEnd(&snake);SetPos(20, 15);printf("再来一局吗？（Y/N）");ch = getchar();while (getchar() != '\n');//清理\n} while (ch == 'Y' || ch == 'y');SetPos(0, 27);
}int main()
{//设置适配本地环境setlocale(LC_ALL, "");srand((unsigned int)time(NULL));test();return 0;
}