坦克大战的网络对战实现C++（客户端+服务端）

坦克大战本为书本《C++项目开发实战入门》中的一个基于MFC实现的单机游戏。因为个人兴趣便将其中的双人游戏改为网络双人对战。
服务器是使用C++实现，实际上写了两个版本，主要为通信协议不同，一个为TCP协议另一个为UDP协议，客户端对应也改了两个版本，但因为UDP协议的版本最后完成的，所以客户端的UDP版更完善。本文也以UDP版本为基准进行讨论。
数据库使用MySQL，主要用于登录时候账号密码的验证。储存信息并不多，信息为用户UID，用户账号以及用户密码。

数据传输使用Protobuf 3。
其中 游戏对战中使用的类结构为

//For UDP_Server
syntax="proto3";message prome
{  uint64 state=1; //游戏的状态Account account=2;PVP pvp=3;Game game=4;Bullet bullet=5;
}message Account  //登录状态为0
{uint64 uid=1;//用户UIDstring name=2;string password=3;
}message PVP //匹配状态为2，设计用于分别是否断开重连的状态，现只用于请求对战匹配。
{uint64 setout=1;//uint64 relog=2;}
message Game //游戏状态为4
{float tankx=1;//坦克 X轴方向位置float tanky=2;//坦克 Y轴方向位置uint64 dire=3; //坦克的转向，左为1，右为2，上为3，下为4
}message Bullet     //游戏状态为5，state==5表示对战坦克进行开枪动作。
{                   //客户端中子弹是有归属的，比如属于本地player01坦克或属于对战player02坦克，但任何子弹和任何坦克相遇，坦克都会爆炸。float bulletx=1;//为了简化传输信息的大小，不再传输子弹位置的信息。float bullety=2;//当state==5时候，对战player02坦克的位置上发射的子弹是归属于本地player01坦克的。//换句话说，对战player02坦克的子弹是本地player01坦克替它隔空发射的。
}

state= =0，表示请求验证账号密码。
state= =1， 表示账号密码正确
state= =2，表示客户端请求匹配对手。
state= =3客户端进行游戏初始化，传输坦克最初位置。
state= =4 客户端处于游戏阶段，传输坦克位置信息。
state= =5 表示坦克进行开枪动作
state= =6 坦克被击中结束游戏。
state= =7 表示客户端退出，断开连接。

游戏逻辑如下图：

服务器本来打算使用多进程，但游戏实在过于简单，服务器只负责简单的密码验证，匹配对手以及处理信息，所以服务器无论采用TCP还是UDP的都是单线程的。其实服务器已经创建了多一个进程，但完全不需要也用不着，只调一个 cout 函数，只当练习一下也没有将服务器优化回单进程。
TCP版本的服务器通信方面采用Linux特有的I/O复用模型-epoll。在epoll中为了避免输入缓冲中有数据就会一直通知该事件（注册到发生变化额文件描述符），造成重复多次向客户端发送相同数据，可能造成游戏操作延迟。所以epoll默认的将以条件触发的事件注册方式更改为以边缘触发的方式调用。同时边缘触发方式下，以阻塞方式工作的read&write函数有可能引起服务器的长时间停顿。因此，将套接字改为非阻塞模式。
客户端是根据玩家操作发送包的，一个动作发送一次包，但由于动作过于高频，丢包重传会导致延迟的发生，而且会越来越大。为了解决延迟问题重新写了一个UDP版本。
而在服务器匹配方面，当state==2时，会查询游戏数组匹配对手。所谓的游戏数组是一个结构体数组，结构体里面包含这用户UID,用户IP地址，游戏状态以及对战对手的数组下标。结构体如下：

//For UDP_Server
struct PVP_array{int oneuid;//用户uidint oppo;//对战对手的数组下标struct sockaddr_in one_adr;//用户IP地址int pstate;//游戏状态};

pstate==0 时，表示该结构体为空，可充填用户信息。
pstate==1 时，表示该结构体以充填用户信息。
pstate==2 时，表示该结构体用户正在匹配对战对手。
pstate==3时，表示该结构体用户匹配对战对手完成，此时对战对手数组下标会赋值于结构体中的oppo。

因为用户信息并不多所以使用结构体存储用户的信息，如果用户信息比较多使用类实现会更好。TCP版本的结构体更为简单，因为长连接原因所以直接使用套接字描述符作为不同用户匹配，对战时的唯一标识，连UID都不使用，这时用户账号密码的意义只是登录的钥匙而已没有其它用处，比如用相同账号密码登陆的两个用户可以进行登录对战。而在UDP版本结构体中增加了UID解决了这一个问题，同时使用UID作为用户的唯一标识。
客户端上耗了最多时间。为了能修改客户端，大部分时间都是在读代码。简单熟悉了下MFC给客户端加上了登录界面，也添加了用于通信的类。本来坦克大战游戏中是有迷宫地图的，地图是每次游戏是随机生成的，但是已经不调用随机生成地图的函数了，这样两个客户端联网进行游戏时，可以省略加载统一地图的步骤。坦克原本是按上方向键前进，下方向键后退，左方向键左转，右方向键右转这样的操控方式不太符合个人习惯，便更改为与游戏《1999坦克大战》的操作方式一样，按上方向键往上前进，下方向键往下前进，左方向键往左前进，右方向键往右前进。坦克速度，子弹速度以及子弹数量也做了一些修改。在TCP版的客户端中起初是打算在一个线程完成游戏的操作，信息发送以及信息接收的，于是使用了select函数，把select放到子弹检测的循环中，但是需要坦克发射才开始循环，这时候才更新对战对手的信息。找不到select的合适位置，就在游戏初始化的位置多开了一个线程用于接受对战对手的信息。这时候其实不必使用select函数了，但为了方便TCP版本的客户端中还是调用select函数。

演示视频：

MyVideo_1

代码连接：Github坦克大战
UDP_Tank.rar,TCP_Tank.rar两个是编译完成的UDP和TCP客服端。
UDP_Game.h,UDP_Game.cpp是UDP客户端主要的游戏逻辑部分代码，主要改动也在其中。TCP_Game.h,TCP_Game.cpp亦是如此。
message.bp,mysql_data.h,myql_data.cpp以及UDP_main.cpp可在linux环境下编译成UDP服务器的文件。TCP文件同理。

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