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用四个整数编写一个贪吃蛇游戏

 1 year ago
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用四个整数编写一个贪吃蛇游戏

作者 | Andrei Cioban

译者 | 弯月

出品 | CSDN（ID：CSDNnews）

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记得上次编写贪吃蛇游戏还是很多年以前的事，如今我打算尽己所能，在一些很特别的方面做到极致：

  • 将游戏的地图保存到一个uint32_t中，其中的1表示蛇的身体。因此整个地图包括4x8个位置。

  • 用另一个unit64_t作为方向数组，这样可以实现蛇的移动，还可以保持不断增长的身体的位置。

  • 在另一个uint32_t中使用几个5比特数据来保存head（蛇头）、tail（蛇尾）、apple（苹果）和length（当前长度）。还有两个比特用来保存键盘输入。

  • 用一个8比特变量（uint8_t）作为循环变量。

因为标准C没有提供键盘交互功能，因此必须依赖于curses，所以如果你想编译该程序，请确保计算机上安装了该库。如果你使用的是正确的操作系统，很可能curses已经存在了。如若不然，你可以使用任何包管理器进行安装。

不幸的是，curses本身需要消耗内存，但毕竟处理各种转义字符和底层函数很麻烦，我不想自己实现。这种做法也许有点算作弊。

在阅读本文之前，请记住文中的代码仅供娱乐，只是一个练习。出于前面提到的限制，本文会编写大量晦涩的宏来进行位操作，还会使用全局变量、重复使用同一个计数器，等等。这些都不是易读代码的最佳实践。

代码

完整的代码，请参见GitHub：

git clone [email protected]:nomemory/integers-snake.git 

编译和运行：

gcc -Wall snake.c -lcurses && ./a.out

内存布局

首先定义4个整数，用于保存所有游戏数据：

uint32_t map = ...;

uint32_t vars = ...;

uint64_t shape = ...;

int8_t i = ...;    

map

map变量负责屏幕显示。map变量有32比特，利用curses渲染成4x8的方格：

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访问每个比特并设置0或1，需要使用下面的宏：

vars

vars是一个32位整数，用于保存下面的数据：

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  • hpos （比特0~4）表示蛇头的位置，表示为从map的最低位开始的偏移量；

  • tpos（比特5~9）表示蛇尾的位置，表示为从map的最低位开始的偏移量；

  • len（比特10~14）表示蛇的长度；

  • apos（比特15~19）表示苹果的位置，表示为从map的最低位开始的偏移量；

  • chdir（比特20~21）表示表示最后一次按下的键，2个比特足够了，因为只需要四个方向键；

  • 其余的比特没有使用。我们也可以把循环计数器的uint8_t放在这儿，但为了简单起见，我还是使用了单独的变量。

我们定义了以下的宏来访问hpos、hpos等。这些宏就像是针对每个段的getter/setter一样。

更多有关宏背后的技巧，请参见这篇文章：https://www.coranac.com/documents/working-with-bits-and-bitfields/

shape

shape用来保存蛇的每一节的方向。每个方向2比特就足够了，所以一共可以保存32个方向：

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方向的意义用下面的宏表示：

每次蛇在map的方格中移动时，我们需要使用下述宏循环这些方向：

当蛇移动且没有吃掉苹果时，我们调用s_shape_rot宏，删除最后一个方向，然后添加一个新的蛇头（根据s_chdir）。

这么看来，蛇的行为有点像队列：

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当蛇移动并吃掉一个苹果时，我们调用s_shape_add，仅增加长度，并添加一个新的蛇尾s_tdir。

主循环

主循环如下所示。

每当某个键按下时，就展开s_key_press，检查移动是否允许，然后更新s_chdir（使用s_chdir_set）。

s_key_press有两个输入参数的作用是去除相反方向。例如，如果蛇当前向右移动（SR），那么SL就是不可能的输入，从而中断switch语句。

移动蛇的函数

move_snake()中实现了大部分逻辑：

为了验证蛇是否可以在方格中移动，我们实现了check_*()函数：

  • check_l()检查蛇的X坐标（s_hpos % 8）是否大于上一个位置的X坐标；

  • check_r()检查蛇的X坐标（s_hpos % 8）是否小于上一个位置的X坐标；

  • check_u()和check_d()的原理相同，检查增加s_hpos是否会导致溢出。如果溢出，表明移动超出了方格边界。这里溢出当做一个特性使用。

显示蛇的函数

这是需要实现的最后一个函数：

宏展开之后

所有宏展开之后，代码如下所示：

上述代码非常难懂，上下滚动屏幕甚至会感到头晕。

感想

这个练习很有趣。完整的代码在此（https://github.com/nomemory/integers-snake/blob/main/snake.c），大约100行，只用了四个整数。

如果在你的终端上蛇跑得太快，可以尝试增加s_napms。

*本文由CSDN翻译，未经授权，禁止转载。

原文链接：https://www.andreinc.net/2022/05/01/4-integers-are-enough-to-write-a-snake-game


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