C++游戏编程教程——项目实战

Posted 2021-10-25 Visual Studio 2022

今天，我们来用所学知识做一个简易的飞机大战游戏。

游戏介绍

游戏功能

玩家驾驶飞机在窗口下方左右移动，按下空格发射子弹（0.3秒一个），而上方会有石块落下，打中飞机会死亡，玩家可以使用子弹攻击石块，如果打到了石块就消失，同时之后的石块下落会加速。屏幕上方还会有敌人的飞机出现，会随机发射子弹，还会随机移动，玩家碰到敌人发来的子弹会死亡，敌人碰到玩家的子弹也会消失。敌人有20个，随机出现，同一时刻屏幕上最多有5个敌人。玩家消灭所有的敌人就胜利了。

代码下载

点击此处下载

游戏截图

游戏编写

项目框架

这个游戏主要的框架是这样的：

其中有三个类派生自Actor类，两个派生自DrawComponent类。

创建项目

首先，用我们的项目模板创建一个项目。
注意：在所有出现显示中文内容的文件中都应该加入一行#pragma execution_character_set("utf-8")，否则是乱码。

Plane类

这个类是玩家控制的飞机类，功能主要有移动和发射子弹。

代码

Plane.h:

#pragma once
#include"Actor.h"
class Plane :
    public Actor
{
public:
    Plane(class Game* game, const Vector2& pos);
    virtual void ActorInput(const uint8_t* keyState);
    virtual void UpdateActor(float deltaTime);
private:
    short mPlaneDir;
    Uint32 mTick;
};

Plane.cpp:

#include "Plane.h"
#include "Bullet.h"
#include "DrawRectangleComponent.h"
Plane::Plane(Game* game, const Vector2& pos) :Actor(game), mPlaneDir(0)
{
	SetPosition(pos);
	mTick = SDL_GetTicks();
}

void Plane::ActorInput(const uint8_t* keyState)
{
	mPlaneDir = 0;
	if (keyState[SDL_SCANCODE_RIGHT])
		mPlaneDir += 1;
	if (keyState[SDL_SCANCODE_LEFT])
		mPlaneDir -= 1;
	if (keyState[SDL_SCANCODE_SPACE] && SDL_TICKS_PASSED(SDL_GetTicks(), mTick + 300))//0.3秒发射一颗子弹
	{
		mTick = SDL_GetTicks();
		Vector2 pos = GetPosition();
		pos.x += 20;
		pos.y -= 40;
		new DrawRectangleComponent(new Bullet(GetGame(), pos, -700), Vector2(10, 20), 255, 0, 0, 0);
	}
}

void Plane::UpdateActor(float deltaTime)
{
	Vector2 pos = GetPosition();
	pos.x += mPlaneDir * 300 * deltaTime;
	if (pos.x < 0)
		pos.x = 0;
	if (pos.x > 1024 - 50)
		pos.x = 1024 - 50;
	SetPosition(pos);
}

代码分析

成员变量

mTick:上次发射子弹的时间。用于控制时间间隔。
mPlaneDir:飞机移动方向。

构造函数

初始化变量。

ActorInput

重写的虚函数。首先设置移动方向，然后判断是否按下空格，如果按下就new一个子弹。

UpdateActor

更新位置。

Stone类

这个类是石头类。

代码

Stone.h:

#pragma once
#include"Actor.h"
class Stone
	:public Actor
{
public:
	Stone(Game* game, const Vector2& pos, float speed);
	virtual void UpdateActor(float deltaTime);
private:
	float mSpeed;
};

Stone.cpp:

#include "Stone.h"
#include"Bullet.h"
#include"Plane.h"
#include<typeinfo>
#pragma execution_character_set("utf-8")
Stone::Stone(Game* game, const Vector2& pos, float speed):Actor(game),mSpeed(speed)
{
	SetPosition(pos);
}

void Stone::UpdateActor(float deltaTime)
{
	Vector2 pos = GetPosition();
	pos.y += deltaTime * mSpeed;
	if (pos.y > 768)
		SetState(EDead);
	SetPosition(pos);
	for (auto i : GetGame()->mActors)
	{
		if (typeid(*i) == typeid(Bullet))//运行时类型检查
		{
			Vector2 bPos = i->GetPosition();
			if (bPos.x + 20 > pos.x && bPos.x < pos.x + 50 && bPos.y < pos.y + 50)
			{
				SetState(EDead);
				i->SetState(EDead);
				GetGame()->mStoneSpeed *= 1.02;
			}
		}
		else if (typeid(*i) == typeid(Plane))
		{
			Vector2 bPos = i->GetPosition();
			if (bPos.x + 50 > pos.x && bPos.x < pos.x + 50 && bPos.y < pos.y + 50 && bPos.y + 30>pos.y)
			{
				SetState(EDead);
				i->SetState(EDead);
				SDL_ShowSimpleMessageBox(SDL_MESSAGEBOX_INFORMATION, "游戏结束", "游戏结束，你输了！", GetGame()->mWindow);
				GetGame()->mIsRunning = false;
			}
		}
	}
}

代码分析

成员变量

mSpeed:速度。

构造函数

初始化变量。

UpdateActor

更新角色位置，并判断是否与飞机或子弹碰撞。
其实，这里的代码我写得非常非常非常非常非常非常非常非常非常非常（注：此处省略$10^{1000000}$个非常）不规范。为什么呢？因为按照我们的代码规范来说，这里应该建立一个专门的碰撞检测组件，并把它加到Actor里，如果简单地写在UpdateActor里面，会使代码混乱，非常非常非常
（注：此处省略$10^{1000000}$个非常）不便于阅读和后续添加代码。不过这里比较简单 （其实是我偷懒） ，就将就看吧。

Enemy类

这个类是敌方飞机类，它可以自动移动，并且随机发射子弹。其实这里也写得不太规范，其实我们大可不必建这个类，只需要建立Plane类，并不添加任何代码，然后建两个组件InputComponent和AutoMoveComponent，new对象的时候分别加上，这样可以提高代码复用率。在本例中，这个功能的好处并不明显，但设想一下，如果飞机除了用户控制和电脑控制之外，还有很多很多其它功能（比如为飞机添加弹夹和油量属性），这样专门写两个类就太麻烦了，不如使用组件。

代码

Enemy.h:

#pragma once
#include "Actor.h"
class Enemy :
    public Actor
{
public:
    Enemy(Game* game, const Vector2& pos);
    virtual void UpdateActor(float deltatime);
private:
    Uint32 mTicks;
    Uint32 mMoveTicks;
    short mMove;
};

Enemy.cpp:

#include "Enemy.h"
#include"Bullet.h"
#include"DrawRectangleComponent.h"
Enemy::Enemy(Game* game, const Vector2& pos) :Actor(game), mTicks(SDL_GetTicks()), mMoveTicks(SDL_GetTicks())
{
	SetPosition(pos);
	mMove = 200 + rand() % 100;
	if (rand() % 2)
		mMove = -mMove;
}

void Enemy::UpdateActor(float deltatime)
{
	Vector2 pos = GetPosition();
	if (SDL_TICKS_PASSED(SDL_GetTicks(), mMoveTicks + 1000))//随机移动位置
	{
		mMoveTicks = SDL_GetTicks();
		mMove = 100 + rand() % 100;
		if (rand() % 2)
			mMove = -mMove;
	}
	pos.x += deltatime * mMove;
	if (pos.x > 1024 - 50)
		pos.x = 1024 - 50;
	if (pos.x < 0)
		pos.x = 0;
	SetPosition(pos);
	if (SDL_TICKS_PASSED(SDL_GetTicks(), mTicks + 1000)&&!(rand()%25))//1秒发射子弹
	{
		mTicks = SDL_GetTicks();
		pos.x += 20;
		pos.y += 40;
		new DrawRectangleComponent(new Bullet(GetGame(), pos, 700), Vector2(10, 20), 255, 0, 0, 0);
	}
}

代码分析

成员变量

mTicks：记录上一次射击的时间。
mMoveTicks：记录以这个速度移动的时间（因为要随机移动，所以需要频繁更新移动速度和方向）。
mMove：移动速度。

构造函数

初始化成员。

UpdateActor

先更新随机移动的速度，然后随机移动位置，最后发射子弹（1秒后，每帧有$\frac{1}{25}$几率发射子弹）。

Bullet类

这个类是子弹类。

代码

Bullet.h:

#pragma once
#include "Actor.h"
class Bullet :
    public Actor
{
public:
    Bullet(class Game* game, const Vector2& pos, float speed);
    virtual void UpdateActor(float deltaTime);
private:
    float mSpeed;
};

Bullet.cpp:

#include "Bullet.h"
#include"Plane.h"
#include"Enemy.h"
#include<typeinfo>
#pragma execution_character_set("utf-8")
Bullet::Bullet(Game* game, const Vector2& pos, float speed) :Actor(game), mSpeed(speed)
{
	SetPosition(pos);
}

void Bullet::UpdateActor(float deltaTime)
{
	Vector2 pos = GetPosition();
	pos.y += mSpeed * deltaTime;
	SetPosition(pos);
	if (pos.y > 768 || pos.y < 0)
		SetState(EDead);
	for (auto i : GetGame()->mActors)
	{
		if (typeid(*i) == typeid(Enemy))//运行时类型检查
		{
			Vector2 bPos = i->GetPosition();
			if (bPos.x - 10 < pos.x && bPos.x + 50 > pos.x && bPos.y + 50 > pos.y)
			{
				SetState(EDead);
				i->SetState(EDead);
			}
		}
		else if (typeid(*i) == typeid(Plane))
		{
			Vector2 bPos = i->GetPosition();
			if (bPos.x - 10 < pos.x && bPos.x + 50 > pos.x && bPos.y < pos.y + 20 && bPos.y + 30 > pos.y)
			{
				SetState(EDead);
				i->SetState(EDead);
				SDL_ShowSimpleMessageBox(SDL_MESSAGEBOX_INFORMATION, "游戏结束", "游戏结束，你输了！", GetGame()->mWindow);
				GetGame()->mIsRunning = false;
			}
		}
	}
}

代码分析

Bullet类的代码和Stone类的代码基本相同，此处不再介绍。

Game类

最后，我们的任务是修改Game类。
首先，要在Game.cpp中包含所有自定义类的头文件：

#include "Game.h"
#include "SDL_image.h"
#include <algorithm>
#include "Actor.h"
#include"Plane.h"
#include"DrawPlaneComponent.h"
#include"DrawRectangleComponent.h"
#include"Stone.h"
#include"Enemy.h"
#include <ctime>
#include<typeinfo>

接着，在Game.h中加入：

	float mStoneSpeed;//石头的速度
	unsigned short mEnemyCount;//屏幕上敌人数量
	unsigned short mAllEnemyCount;//剩余敌人数量

并在构造函数里初始化这几个变量。
然后，在LoadData函数里添加：

new DrawPlaneComponent(new Plane(this, Vector2(492, 700)));

new出飞机对象。
然后在UpdateGame里添加：

if (!(rand() % 100))
	{
		new DrawRectangleComponent(new Stone(this, Vector2(rand() % (1024 - 50), 0), mStoneSpeed + rand() % 10), Vector2(50, 50), 255, 255, 0, 0);
	}
	if (mEnemyCount < 5 && mAllEnemyCount)
	{
		new DrawPlaneComponent(new Enemy(this, Vector2(rand() % 984, 10)), true);
		--mAllEnemyCount;
		++mEnemyCount;
	}

用来new出敌人和石头。
最后，在GenerateOutput函数里添加：

if (!mAllEnemyCount && !mEnemyCount)
	{
		SDL_ShowSimpleMessageBox(SDL_MESSAGEBOX_INFORMATION, "游戏结束", "游戏结束，你赢了！", mWindow);
		mIsRunning = false;
	}

用来提示胜利。注：最好添加在SDL_RenderPresent后面，这样能显示最后一个敌人消失的场景，要不然提示结束的时候屏幕上还有一个敌人。

总结

到现在，整个的游戏就编写完毕了，效果也就是开头出示的那样。通过这个项目，我们真正体会到了面向对象的好处，以及将程序模块化的重要性。最后，祝大家编程顺利，代码无bug！
注：博主马上就要开学了，可能最近无法更新。