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一、项目功能
- 按下空格键小鸟上升，不按空格键小鸟下降。
- 搭建小鸟需要穿过的管道。
- 管道自动左移和创建。
- 小鸟与管道碰撞游戏结束。
二、知识储备
- C语言。
- 数据结构——链表。
- Ncurses库。
- 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：
- 忽略信号，即对信号不做任何处理；
- 捕捉信号，即信号发生时执行用户自定义的信号处理函数。
- 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：
- SIGINT：通知终端结束当前终端的所有进程。
- 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
- 创建链表
- 显示管道
- 清除管道
- 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
- 判断游戏结束：小鸟与管道碰撞
- 循环创建管道
- 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;
}
}