基于Linux的Flappy bird游戏开发

gitee源码获取链接：

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char10. 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_ERRsignum：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); // 500msshow_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; // st_usec = (ms_t % 1000) * 1000; // ustimer.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); // 500mssrand(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; // st_usec = (ms_t % 1000) * 1000; // ustimer.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;}
}