贪吃蛇C/C++面向过程源码分析（双缓冲区 | 248行代码）

贪吃蛇会是C/C++选手学完做的一个小DIY，考察了游戏的设计逻辑和C/C++基础编程能力。由于贪吃蛇的设计过程相对简单，采用面向过程（函数式）编程来实现。

一、游戏逻辑设计

贪吃蛇的游戏逻辑可以归纳如下：

1. 蛇在一个区域中向上下左右四个方向移动

2. 吃到食物之后会变长（增长 1 格），在蛇尾巴添加一格

3. 蛇头的运动决定蛇的运动方向，只要蛇头不碰墙或者不撞到自己，游戏就能继续

二、蛇活动区域设计：

蛇的活动区域就是一个方格，本质就是一个字符二维矩阵。在这个矩阵中，有四种方格：墙（’#’）、蛇（’*’）、食物（‘O’）和空白（’ '）。蛇的运动会动态改变这些格子的状态

// 一开始蛇在中间，头朝右运动
// H = 20, W = 26
char mp[H][W] = {
    "#########################",
    "#                       #",
    "#                       #",
    "#                       #",
    "#                       #",
    "#                       #",
    "#                       #",
    "#                       #",
    "#                       #",
    "#          **           #",
    "#                       #",
    "#                       #",
    "#                       #",
    "#                       #",
    "#                       #",
    "#                       #",
    "#                       #",
    "#                       #",
    "#                       #",
    "#########################"
};

三、蛇的表示设计：

一条蛇实际上就是“一条链”，在每个“节骨眼”（格子）都会有自己的状态，这些状态分别是上（UP），下（DOWN），左（LEFT），右（RIGHT），而这些状态就决定了蛇的运动方向，间接影响了区域中方格的状态。这四个状态可以使用枚举类型表示：

enum direction {
    UP,
    DOWN,
    LEFT,
    RIGHT,
    null
} ;

//紧接着定义 enum direction status[H][W]，表示方格的状态（上下左右，仅对蛇身生效，若非蛇格，则为null），记得main刚开始要初始化：
void init() {
    for (int i = 1; i <= 18; ++i) {
        for (int j = 1; j <= 23; ++j) {
            status[i][j] = null;
        }
    }
    status[9][12] = RIGHT;
    status[9][11] = RIGHT;
    while (true) { // 同时随机生成食物，注意食物不能在蛇身上和墙（外）
        int rx = 1 + rand()%23;
        int ry = 1 + rand()%18;
        if (mp[rx][ry] == ' ') {
            mp[rx][ry] = 'O';
            return ;
        }
    }
}

四、蛇的运动设计

蛇的运动，根源来自于蛇头。所以可以从蛇头开始，循着status[][]的信息，进行DFS，一直更新到蛇尾状态结束。而如果蛇头刚好吃到食物，则在DFS开始之前，在蛇尾巴再加上一格。

// (hx,hy)是蛇头，从此DFS，线性更新蛇，模拟蛇的运动
void dfs(int hx,int hy) {
    if (status[hx][hy] == UP) {
        mp[hx][hy] = mp[hx+1][hy];
        if (mp[hx][hy] == ' ') {
            tail = {hx-1,hy}; // tail是尾巴标记，方便吃到食物增长
            status[hx][hy] = null;
            return ;
        }
        dfs(hx+1,hy);
    }
    else if (status[hx][hy] == DOWN) {
        mp[hx][hy] = mp[hx-1][hy];
        if (mp[hx][hy] == ' ') {
            tail = {hx+1,hy};
            status[hx][hy] = null;
            return ;
        }
        dfs(hx-1,hy);
    }
    else if (status[hx][hy] == LEFT) {
        mp[hx][hy] = mp[hx][hy+1];
        if (mp[hx][hy] == ' ') {
            tail = {hx,hy-1};
            status[hx][hy] = null;
            return ;
        }
        dfs(hx,hy+1);
    }
    else if (status[hx][hy] == RIGHT) {
        mp[hx][hy] = mp[hx][hy-1];
        if (mp[hx][hy] == ' ') {
            tail = {hx,hy+1};
            status[hx][hy] = null;
            return ;
        }
        dfs(hx,hy-1);
    }
}

贪吃蛇还要相应键盘输入，应该添加键盘相应事件，并更新蛇头状态，并调用DFS模块：

void operation() {
    while (true) {
        int hx = head.first; // 蛇头x坐标
        int hy = head.second; // 蛇头y坐标
        // 键盘相应事件
        if (kbhit()) {
            char ch = getch();
            if (ch == 'w' && status[hx][hy] != DOWN) { // 往上
                --hx;
                status[hx][hy] = UP;
            }
            else if (ch == 's' && status[hx][hy] != UP) { // 往下
                ++hx;
                status[hx][hy] = DOWN;
            }
            else if (ch == 'a' && status[hx][hy] != RIGHT) { // 往左
                --hy;
                status[hx][hy] = LEFT;
            }
            else if (ch == 'd' && status[hx][hy] != LEFT) { // 往右
                ++hy;
                status[hx][hy] = RIGHT;
            }
            else {
                goto T1;
            }
        } else {
            T1:
            if (status[hx][hy] == UP) {
                --hx;
                status[hx][hy] = UP;
            }
            if (status[hx][hy] == DOWN) {
                ++hx;
                status[hx][hy] = DOWN;
            }
            if (status[hx][hy] == LEFT) {
                --hy;
                status[hx][hy] = LEFT;
            }
            if (status[hx][hy] == RIGHT) {
                ++hy;
                status[hx][hy] = RIGHT;
            }
        }
        if (mp[hx][hy] == '#' || mp[hx][hy] == '*') {
            printf("\a");
            printf("You lose! Get %d points",score);
            exit(0);
        }
        // ----------------
        if (mp[hx][hy] == 'O') {
            int tx = tail.first;
            int ty = tail.second;
            if (status[tx][ty] == UP) {
                ++tx;
                status[tx][ty] = UP;
                mp[tx][ty] = '*';
            }
            if (status[tx][ty] == DOWN) {
                --tx;
                status[tx][ty] = DOWN;
                mp[tx][ty] = '*';
            }
            if (status[tx][ty] == LEFT) {
                ++ty;
                status[tx][ty] = LEFT;
                mp[tx][ty] = '*';
            }
            if (status[tx][ty] == RIGHT) {
                --ty;
                status[tx][ty] = RIGHT;
                mp[tx][ty] = '*';
            }
            tail = {tx,ty};
            while (true) {
                int rx = 1 + rand()%23;
                int ry = 1 + rand()%18;
                if (mp[rx][ry] == ' ') {
                    mp[rx][ry] = 'O';
                    break;
                }
            }
            delay -= 10; // 运动加速，但不得少于100
            delay = delay > 100 ? delay : 100;
            score += 10; // 得分增加
        }
        dfs(hx,hy); // 新蛇头，进行蛇蠕动
        head = {hx,hy};
        display();
    }
}

五、刷新控制台：

贪吃蛇游戏需要不断地刷新控制台，用System(“cls”)当然可以解决这个问题，但当蛇地活动区域较大时，由于输出缓冲的问题，看到的屏幕是闪烁的。良好的设计应该解决这个问题，这里我们可以使用双缓冲区解决这个问题。

HANDLE hOutput, hOutBuf;//控制台屏幕缓冲区句柄
HANDLE *houtpoint;//显示指针
COORD coord = { 0,0 };
//双缓冲处理显示
DWORD bytes = 0;
bool showcircle = false;

在main模块中引入下列定义：

//创建新的控制台缓冲区
hOutBuf = CreateConsoleScreenBuffer(
    GENERIC_WRITE,//定义进程可以往缓冲区写数据
    FILE_SHARE_WRITE,//定义缓冲区可共享写权限
    NULL,
    CONSOLE_TEXTMODE_BUFFER,
    NULL
);
hOutput = CreateConsoleScreenBuffer(
    GENERIC_WRITE,//定义进程可以往缓冲区写数据
    FILE_SHARE_WRITE,//定义缓冲区可共享写权限
    NULL,
    CONSOLE_TEXTMODE_BUFFER,
    NULL
);
//隐藏两个缓冲区的光标
CONSOLE_CURSOR_INFO cci;
cci.bVisible = 0;
cci.dwSize = 1;
SetConsoleCursorInfo(hOutput, &cci);
SetConsoleCursorInfo(hOutBuf, &cci);

展示活动区域的时候使用双缓冲区输出：

void display() {
    showcircle = !showcircle;
    if (showcircle) {
        houtpoint = &hOutput;
    }
    else {
        houtpoint = &hOutBuf;
    }
    for (int i = 0; i < H; ++i) {
        coord.X = 0;
        coord.Y = i;
        WriteConsoleOutputCharacterA(*houtpoint, (char*)mp[i], W, coord, &bytes);
    }
    //设置新的缓冲区为活动显示缓冲
    SetConsoleActiveScreenBuffer(*houtpoint);
    Sleep(delay);
}

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