做游戏，学编程（C语言） 3 利用函数对飞机游戏进行重构

在进行这个教程的学习前，强烈建议大家先尝试下教程2中的思考题，大概要一百多行代码，是对C语言基本语法、逻辑能力的一个很好的锻炼。

没有学习函数，以上功能都在main中实现，是有点痛苦的。学了函数后，这个教程我们会模块化重构飞机游戏，大家经历过上面的痛苦后才能真正理解函数的好处。如果只是被动地学习语法知识，做些简单的算法题，是很难体会到函数封装的重要性的。要写了足够复杂的代码，才有较深的体会。

还有，随着程序越来越复杂，程序调试的能力也越来越重要。大家都要学会断点单步、变量跟踪、分块调试等常用方法。这方面的教程很多，大家可以网上搜索下。

另外，在实现飞机游戏时，可能会遇到子弹运动时没法控制、键盘控制比较卡、不按键时敌人不会自动移动等问题。为了简化大家的开发难度，这里给一个简化的游戏框架：

// 函数外全局变量定义
void main()
{startup();    // 数据初始化
   while(1)  //  游戏循环执行
   {show();   // 显示画面
        updateWithoutInput();  // 与用户输入无关的更新
        updateWithInput();    // 与用户输入有关的更新
    }
}

大家的相应功能，都需要放到startup()、show()、updateWithoutInput()、updateWithInput()这四个函数中实现，主函数尽量保持以上的形式，不要修改。

第一步，利用函数和上面的框架对空战游戏进行重构，实现控制飞机的移动。另外，输出部分也改进了，通过直接二重循环，输出所有的空格回车等内容，可以进行更复杂的输出。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <conio.h>

// 全局变量
int position_x,position_y; // 飞机位置
int high,width; //  游戏画面尺寸

void startup() // 数据初始化
{high = 20;width = 30;position_x = high/2;position_y = width/2;
}void show()  // 显示画面
{system("cls");   // 清屏
    int i,j;for (i=0;i<high;i++){for (j=0;j<width;j++){if ((i==position_x) && (j==position_y))printf("*");  //   输出飞机*
            elseprintf(" ");  //   输出空格
        }printf("\n");}
}   void updateWithoutInput()  // 与用户输入无关的更新
{
}void updateWithInput()  // 与用户输入有关的更新
{char input;if(kbhit())  // 判断是否有输入
    {input = getch();  // 根据用户的不同输入来移动，不必输入回车
        if (input == 'a')   position_y--;  // 位置左移
        if (input == 'd')position_y++;  // 位置右移
        if (input == 'w')position_x--;  // 位置上移
        if (input == 's')position_x++;  // 位置下移
    }
}void main()
{startup();  // 数据初始化
    while (1) //  游戏循环执行
    {show();  // 显示画面
        updateWithoutInput();  // 与用户输入无关的更新
        updateWithInput();  // 与用户输入有关的更新
    }
}

第二步，实现一个正规子弹，子弹发射后自动向上移动。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <conio.h>

// 全局变量
int position_x,position_y; // 飞机位置
int bullet_x,bullet_y; // 子弹位置
int high,width; //  游戏画面尺寸

void startup() // 数据初始化
{high = 20;width = 30;position_x = high/2;position_y = width/2;bullet_x = 0;bullet_y = position_y;
}void show()  // 显示画面
{system("cls");   // 清屏
    int i,j;for (i=0;i<high;i++){for (j=0;j<width;j++){if ((i==position_x) && (j==position_y))printf("*");  //   输出飞机*
            else if ((i==bullet_x) && (j==bullet_y))printf("|");  //   输出子弹|
            elseprintf(" ");  //   输出空格
        }printf("\n");}
}   void updateWithoutInput()  // 与用户输入无关的更新
{   if (bullet_x>-1)bullet_x--;
}void updateWithInput()  // 与用户输入有关的更新
{char input;if(kbhit())  // 判断是否有输入
    {input = getch();  // 根据用户的不同输入来移动，不必输入回车
        if (input == 'a')   position_y--;  // 位置左移
        if (input == 'd')position_y++;  // 位置右移
        if (input == 'w')position_x--;  // 位置上移
        if (input == 's')position_x++;  // 位置下移
        if (input == ' ')  // 发射子弹
        {bullet_x = position_x-1;  // 发射子弹的初始位置在飞机的正上方
            bullet_y = position_y;}}
}void main()
{startup();  // 数据初始化
    while (1) //  游戏循环执行
    {show();  // 显示画面
        updateWithoutInput();  // 与用户输入无关的更新
        updateWithInput();  // 与用户输入有关的更新
    }
}

第三步，增加静止的敌机@

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <conio.h>

// 全局变量
int position_x,position_y; // 飞机位置
int bullet_x,bullet_y; // 子弹位置
int enemy_x,enemy_y; // 敌机位置
int high,width; //  游戏画面尺寸

void startup() // 数据初始化
{high = 20;width = 30;position_x = high/2;position_y = width/2;bullet_x = -1;bullet_y = position_y;enemy_x = 0;enemy_y = position_y;
}void show()  // 显示画面
{system("cls");   // 清屏
    int i,j;for (i=0;i<high;i++){for (j=0;j<width;j++){if ((i==position_x) && (j==position_y))printf("*");  //   输出飞机*
            else if ((i==enemy_x) && (j==enemy_y))printf("@");  //   输出敌机@
            else if ((i==bullet_x) && (j==bullet_y))printf("|");  //   输出子弹|
            elseprintf(" ");  //   输出空格
        }printf("\n");}
}   void updateWithoutInput()  // 与用户输入无关的更新
{   if (bullet_x>-1)bullet_x--;
}void updateWithInput()  // 与用户输入有关的更新
{char input;if(kbhit())  // 判断是否有输入
    {input = getch();  // 根据用户的不同输入来移动，不必输入回车
        if (input == 'a')   position_y--;  // 位置左移
        if (input == 'd')position_y++;  // 位置右移
        if (input == 'w')position_x--;  // 位置上移
        if (input == 's')position_x++;  // 位置下移
        if (input == ' ')  // 发射子弹
        {bullet_x = position_x-1;  // 发射子弹的初始位置在飞机的正上方
            bullet_y = position_y;}}
}void main()
{startup();  // 数据初始化
    while (1) //  游戏循环执行
    {show();  // 显示画面
        updateWithoutInput();  // 与用户输入无关的更新
        updateWithInput();  // 与用户输入有关的更新
    }
}

第四步，让敌机自动向下移动。

注意：为了控制敌机移动的速度，代码中用了一个小技巧，大家可以体会下（可以用局部静态变量，也可以用全局变量来实现）。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <conio.h>

// 全局变量
int position_x,position_y; // 飞机位置
int bullet_x,bullet_y; // 子弹位置
int enemy_x,enemy_y; // 敌机位置
int high,width; //  游戏画面尺寸

void startup() // 数据初始化
{high = 20;width = 30;position_x = high/2;position_y = width/2;bullet_x = -1;bullet_y = position_y;enemy_x = 0;enemy_y = position_y;
}void show()  // 显示画面
{system("cls");   // 清屏
    int i,j;for (i=0;i<high;i++){for (j=0;j<width;j++){if ((i==position_x) && (j==position_y))printf("*");  //   输出飞机*
            else if ((i==enemy_x) && (j==enemy_y))printf("@");  //   输出敌机@
            else if ((i==bullet_x) && (j==bullet_y))printf("|");  //   输出子弹|
            elseprintf(" ");  //   输出空格
        }printf("\n");}
}   void updateWithoutInput()  // 与用户输入无关的更新
{   if (bullet_x>-1)bullet_x--; // 用来控制敌机向下移动的速度。每隔几次循环，才移动一次敌机
    // 这样修改的话，用户按键交互速度还是保持很快，但我们NPC的移动显示可以降速
    static int speed = 0;  if (speed<10)speed++;if (speed == 10){enemy_x++;           speed = 0;}
}void updateWithInput()  // 与用户输入有关的更新
{char input;if(kbhit())  // 判断是否有输入
    {input = getch();  // 根据用户的不同输入来移动，不必输入回车
        if (input == 'a')   position_y--;  // 位置左移
        if (input == 'd')position_y++;  // 位置右移
        if (input == 'w')position_x--;  // 位置上移
        if (input == 's')position_x++;  // 位置下移
        if (input == ' ')  // 发射子弹
        {bullet_x = position_x-1;  // 发射子弹的初始位置在飞机的正上方
            bullet_y = position_y;}}
}void main()
{startup();  // 数据初始化
    while (1) //  游戏循环执行
    {show();  // 显示画面
        updateWithoutInput();  // 与用户输入无关的更新
        updateWithInput();  // 与用户输入有关的更新
    }
}

第五步，增加判断，当子弹和敌机的位置一样时，就是击中敌机。增加变量记录游戏得分。敌机被击中后，会先消失，再重新随机位置出现。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <conio.h>

// 全局变量
int position_x,position_y; // 飞机位置
int bullet_x,bullet_y; // 子弹位置
int enemy_x,enemy_y; // 敌机位置
int high,width; //  游戏画面尺寸
int score; // 得分

void startup() // 数据初始化
{high = 20;width = 30;position_x = high/2;position_y = width/2;bullet_x = -2;bullet_y = position_y;enemy_x = 0;enemy_y = position_y;score = 0;
}void show()  // 显示画面
{system("cls");   // 清屏
    int i,j;for (i=0;i<high;i++){for (j=0;j<width;j++){if ((i==position_x) && (j==position_y))printf("*");  //   输出飞机*
            else if ((i==enemy_x) && (j==enemy_y))printf("@");  //   输出敌机@
            else if ((i==bullet_x) && (j==bullet_y))printf("|");  //   输出子弹|
            elseprintf(" ");  //   输出空格
        }printf("\n");}printf("得分：%d\n",score);
}   void updateWithoutInput()  // 与用户输入无关的更新
{   if (bullet_x>-1)bullet_x--; if ((bullet_x==enemy_x) && (bullet_y==enemy_y))  // 子弹击中敌机
    {score++;                // 分数加1
        enemy_x = -1;           // 产生新的飞机
        enemy_y = rand()%width;bullet_x = -2;          // 子弹无效
    }if (enemy_x>high)   // 敌机跑出显示屏幕
    {enemy_x = -1;           // 产生新的飞机
        enemy_y = rand()%width;}// 用来控制敌机向下移动的速度。每隔几次循环，才移动一次敌机
    // 这样修改的话，用户按键交互速度还是保持很快，但我们NPC的移动显示可以降速
    static int speed = 0;  if (speed<10)speed++;if (speed == 10){enemy_x++;           speed = 0;}
}void updateWithInput()  // 与用户输入有关的更新
{char input;if(kbhit())  // 判断是否有输入
    {input = getch();  // 根据用户的不同输入来移动，不必输入回车
        if (input == 'a')   position_y--;  // 位置左移
        if (input == 'd')position_y++;  // 位置右移
        if (input == 'w')position_x--;  // 位置上移
        if (input == 's')position_x++;  // 位置下移
        if (input == ' ')  // 发射子弹
        {bullet_x = position_x-1;  // 发射子弹的初始位置在飞机的正上方
            bullet_y = position_y;}}
}void main()
{startup();  // 数据初始化
    while (1) //  游戏循环执行
    {show();  // 显示画面
        updateWithoutInput();  // 与用户输入无关的更新
        updateWithInput();  // 与用户输入有关的更新
    }
}

有同学给老师反映，这个游戏闪屏，眼睛都快闪瞎了。第六步，利用void gotoxy(int x,int y)函数，实现类似于清屏函数的效果，即光标移动到原点位置进行重画。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <conio.h>
#include <windows.h>

// 全局变量
int position_x,position_y; // 飞机位置
int bullet_x,bullet_y; // 子弹位置
int enemy_x,enemy_y; // 敌机位置
int high,width; //  游戏画面尺寸
int score; // 得分

void gotoxy(int x,int y)//类似于清屏函数，光标移动到原点位置进行重画
{HANDLE handle = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);COORD pos;pos.X = x;pos.Y = y;SetConsoleCursorPosition(handle,pos);
}void startup() // 数据初始化
{high = 20;width = 30;position_x = high/2;position_y = width/2;bullet_x = -2;bullet_y = position_y;enemy_x = 0;enemy_y = position_y;score = 0;
}void show()  // 显示画面
{gotoxy(0,0);  // 光标移动到原点位置进行重画清屏
    int i,j;for (i=0;i<high;i++){for (j=0;j<width;j++){if ((i==position_x) && (j==position_y))printf("*");  //   输出飞机*
            else if ((i==enemy_x) && (j==enemy_y))printf("@");  //   输出敌机@
            else if ((i==bullet_x) && (j==bullet_y))printf("|");  //   输出子弹|
            elseprintf(" ");  //   输出空格
        }printf("\n");}printf("得分：%d\n",score);
}   void updateWithoutInput()  // 与用户输入无关的更新
{   if (bullet_x>-1)bullet_x--; if ((bullet_x==enemy_x) && (bullet_y==enemy_y))  // 子弹击中敌机
    {score++;                // 分数加1
        enemy_x = -1;           // 产生新的飞机
        enemy_y = rand()%width;bullet_x = -2;          // 子弹无效
    }if (enemy_x>high)   // 敌机跑出显示屏幕
    {enemy_x = -1;           // 产生新的飞机
        enemy_y = rand()%width;}// 用来控制敌机向下移动的速度。每隔几次循环，才移动一次敌机
    // 这样修改的话，用户按键交互速度还是保持很快，但我们NPC的移动显示可以降速
    static int speed = 0;  if (speed<20)speed++;if (speed == 20){enemy_x++;           speed = 0;}
}void updateWithInput()  // 与用户输入有关的更新
{char input;if(kbhit())  // 判断是否有输入
    {input = getch();  // 根据用户的不同输入来移动，不必输入回车
        if (input == 'a')   position_y--;  // 位置左移
        if (input == 'd')position_y++;  // 位置右移
        if (input == 'w')position_x--;  // 位置上移
        if (input == 's')position_x++;  // 位置下移
        if (input == ' ')  // 发射子弹
        {bullet_x = position_x-1;  // 发射子弹的初始位置在飞机的正上方
            bullet_y = position_y;}}
}void main()
{startup();  // 数据初始化
    while (1) //  游戏循环执行
    {show();  // 显示画面
        updateWithoutInput();  // 与用户输入无关的更新
        updateWithInput();  // 与用户输入有关的更新
    }
}

有同学提到光标闪的问题，有一个隐藏光标显示函数HideCursor，大家可以尝试下。另外，win32的cmd窗口是可以修改窗口大小、字体大小、背景颜色等，大家可以尝试下，让游戏效果更好一些。

这样初步的空战游戏就比较完美了：）

到思考题的时间了，大家可以海阔天空地去改进这个飞机游戏，比如显示复杂的飞机图形、多台敌机、飞机被撞后重新出现、更好玩的子弹、飞机血量、升级、登录界面、游戏暂停等等......

另外，大家可以利用这个教程中学到的知识，把教程1中的反弹球也重构下，并可以实现反弹球消方块的游戏，效果如下：

下一个教程，我们做一个flappy bird的小游戏：知乎专栏

备注：这个系列的教程主要面向初学者，基础较好的同学就不用看了。另外，我在实际教学中，也会讲经典的算法编程的。开发游戏不会取代算法编程练习，主要是用来培养兴趣，实现大代码量的编程。最后，老师有点懒，大家有问题可以直接在评论中进行交流。。。

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