【C++】飞机大战项目记录

飞机大战设计报告
- 1 项目框架分析
- - 1.1 敌机设计：
  - 1.2 玩家飞机控制：
  - 1.3 子弹发射：
  - 1.4 游戏界面与互动：
  - 1.5 游戏逻辑：
  - 2 开始打造项目
  - - 2.1 图片素材准备
    - 2.2 设计精灵对象
    - - 位置坐标：
      - 大小宽度：
      - draw方法：
      - update方法：
      - 执行机制：
      - 代码
      - 2.3 设计英雄飞机
      - 结构体设计
        初始化
        绘制与更新
        资源回收
        关键技术点
        代码（只展示头文件）
        2.4 游戏场景设置
        游戏背景
        游戏循环函数
        代码
        2.5 设计子弹与敌机
        子弹设计模块
        结构体设计
        初始化
        绘制与更新
        资源回收
        关键技术点
        代码（只展示头文件）
        敌机设计模块
        结构体设计
        初始化
        绘制与更新
        交互操作
        资源回收
        代码（只展示头文件）
        敌机实例化
        2.6 设计击毁与碰撞逻辑
        子弹与敌机碰撞检测
        英雄飞机与敌机碰撞检测
        关键技术点
        2.7 计分板
        2.8 游戏菜单
        结构体设计
        功能方法
        交互逻辑
        关键技术点
        2.9 音乐设计
        背景音乐
        击毁音效
        结构体设计
        功能方法
        关键技术点
        项目效果展示
        Thanks♪(･ω･)ﾉ谢谢阅读！！！
        下一篇文章见！！！
        飞机大战设计报告
        源代码与图片参考自《你好编程》
        1 项目框架分析
        根据飞机大战的游戏特性，首先可以确定的是游戏的基本玩法和规则。对于本软件项目，游戏的核心机制是使用鼠标控制一架飞机在屏幕上移动，同时飞机会自动发射子弹来击败敌机。我们将通过Easyx来实现该项目！
        1.1 敌机设计：
        设计三种不同类型的敌机，每种敌机具有不同的生命值和外观。
        小型敌机：生命值低，移动速度快，外观较小。
        中型敌机：生命值和大小适中，速度适中。
        大型敌机：生命值高，移动速度慢，外观较大。
        1.2 玩家飞机控制：
        使用鼠标控制飞机的上下左右移动，飞机的位置随鼠标位置变化。
        飞机在屏幕中任意移动，给与玩家充足飞行体验，提高游戏沉浸感。
        1.3 子弹发射：
        飞机自动连续射击，子弹直线向上移动。
        可以设计不同的子弹类型或升级系统，提高游戏的可玩性和策略性。
        1.4 游戏界面与互动：
        设计一个直观的用户界面，进入游戏可以见到排行榜与开始游戏。开始游戏后，屏幕显示当前得分、生命值。
        敌机被击中或击毁时有相应的动画和音效，增强游戏体验。
        1.5 游戏逻辑：
        敌机从屏幕顶部随机位置出现，向下移动。
        玩家需要避免敌机的攻击，同时尽可能多地击落敌机。
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        2 开始打造项目
        有了大致的游戏设计思路，现在我们可以来逐步实现飞机大战的各个模块。
        2.1 图片素材准备
        一个好的项目离不开美观的图案，所以这里我准备了一下图片（放在项目代码的路径下）：
        子弹（对应图片和图片掩码）
        敌机有三种，都有对应正常飞行状态的图片，以及爆炸销毁的图片组，而且都有对应的掩码，保证图片的边框。
        英雄飞机正常飞行状态有两种，模拟飞行中喷射火焰前进，以及爆炸销毁的图片组。
        菜单图片与背景图片
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        2.2 设计精灵对象
        精灵对象是游戏开发中一个常见的概念，通常用于表示屏幕上的各种动态元素。飞机大战项目中，精灵对象可以被用来作为基类，敌机和飞机都会继承这个基类。以下是精灵对象的一些基本特征和功能：
        位置坐标：
        每个精灵对象都有自己的位置坐标，通常包括x和y坐标，用于确定对象在游戏界面上的位置。
        大小宽度：
        对象的大小通常由宽度和高度来定义，这决定了精灵在屏幕上的占用空间和碰撞检测的范围。
        draw方法：
        这个方法负责将精灵绘制到游戏窗口。通常，这包括调用图形库（如Pygame的blit方法）来在正确的位置和尺寸绘制精灵的图像。
        update方法：
        update方法用于更新精灵的状态。这可能包括移动位置、改变速度、检测碰撞、更新生命值等。这个方法每一帧都会被调用，以保持游戏逻辑的持续运行和响应。
        执行机制：
        在游戏的主循环中，每一帧都会对所有精灵对象执行draw和update方法。update方法首先运行，以处理逻辑和状态的变更，然后是draw方法，以反映这些更新在屏幕上。
        通过继承精灵对象，敌机和玩家的飞机可以复用大量的代码，使得管理游戏中的各种对象更加方便和高效。每个对象都能独立地更新自己的状态并在屏幕上表现出来，而无需每个对象单独编写大量重复的代码。这样的设计也方便了后续的扩展和维护。
        代码
        
        //每个精灵对象的脚步 //通过继承来实现使用 struct sprite { public: //绘制画面每帧执行 void (*draw)(struct sprite*); //更新数据每帧执行 void (*update)(struct sprite*); //坐标 int x; int y; //尺寸 int width; int height; };
        
        2.3 设计英雄飞机
        结构体设计
        plane 结构体继承自 sprite 类，包含以下元素：
        IMAGE* imgArrPlane[6]：存储飞机图像。
        IMAGE* imgArrPlaneMask[6]：存储飞机图像的掩码，用于在游戏中处理透明和重叠部分。
        enum planeStatus status：表示飞机当前的状态（正常飞行，摧毁爆炸等）。
        int life：飞机的生命值。
        int planeUpdateCnt：更新计数器，用于控制状态更新频率。
        bool wasHit：标记飞机是否被击中。
        初始化
        planeInit 函数负责初始化飞机对象：
        设定绘制（draw）和更新（update）方法指向对应的函数。
        初始状态设置为 normal0，生命值为预设常量。
        初始化飞机的位置坐标。
        加载飞机状态对应的图像及其掩码。
        绘制与更新
        planeDraw 函数控制飞机在屏幕上的绘制，根据当前状态选择对应的图像和掩码。
        planeUpdate 函数每帧调用一次，处理飞机的状态转换：
        如果飞机生命值大于零，交替在正常状态之间切换以模拟飞行动画。
        如果飞机生命值为零，按序播放被击落动画直至完全摧毁。
        资源回收
        planeDestroy 函数清理所有动态分配的资源，防止内存泄漏。
        关键技术点
        状态管理：通过枚举管理飞机的不同状态，使得状态转换清晰易管理。
        动态资源管理：使用动态分配的图像资源，并在对象销毁时释放，确保资源使用的正确性。
        帧更新控制：通过 planeUpdateCnt 控制状态更新的频率，优化动画表现。
        该模块充分展示了面向对象设计的优势，通过继承和多态简化了代码的复杂性，同时提高了代码的可维护性和扩展性。
        代码（只展示头文件）
        
        #pragma once #include #include"sprite.h" #include //枚举类型进行1 - 7 形态转化 //其中一一对应一张照片 typedef enum planeStatus { normal0, normal1, down0, down1, down2, down3, destroy }planeStatus; //记录从正常到销毁的各个状态的顺序 struct plane { struct sprite super; IMAGE* imgArrPlane[6]; IMAGE* imgArrPlaneMask[6]; //记录目前飞机状态 enum planeStatus status; //记录英雄生命值 int life; //更新计数器 int planeUpdateCnt; bool wasHit; }; void planeInit(struct plane* h); void planeDestroy(struct plane* h); void planeDraw(struct plane* h); void planeUpdate(struct plane* h);
        
        2.4 游戏场景设置
        游戏背景
        游戏的背景是一张图片，为了模拟飞行的向前移动，可以将两张图片进行一个拼接，不断移动该合成图片。
        每次图片移动一个像素，如果超出范围，那么对图片进行复位
        
        #include"sprite.h" #include struct background { struct sprite super; //两张图片的y坐标 //因为只需要前后移动 int yA; int yB; IMAGE* imgBackground; }; //初始化背景 void backgroundInit(struct background* ); //销毁背景 void backgroundDestory(struct background* );
        
        游戏循环函数
        在这个循环里，我们可以每一帧对需要渲染的对象进行绘制与更新，做到画面的实时更新。其中游戏场景中有许多共性，我们可以提取出来作为一个精灵对象。
        
        #include //场景基础对象 //提供继承方法 struct scene { //四类方法 //绘制场景中的所有精灵 void (*draw)(struct scene*); //用于更新场景中的所有精灵 void(*update)(struct scene*); //获取鼠标或键盘消息 //进而控制场景中的精灵 void(*control)(struct scene*, ExMessage* msg); //指示该场景是否结束 bool(*isQuit)(struct scene*); };
        
        初始化中我们对英雄飞机，敌机，游戏背景进行初始化（通过各自的初始化函数）。
        销毁函数中依次调用各个对象的销毁函数即可。
        draw方法中通过vector中记录的结构体指针来调用每个对象的draw方法，完成绘制任务。
        update方法中通过vector中记录的结构体指针来调用每个对象的update方法，完成更新任务。
        control方法中获取鼠标信息，检测是否移动，然后更新英雄飞机位置。
        isQuit方法检查是否需要退出。
        代码
        
        #include #include #include "sprite.h" #include #include"gameloop.h" #include //精灵对象指针和帧率 void gameloop(struct scene* s, int fps) { //设置精度为1毫秒画面更流畅 timeBeginPeriod(1); //设置开始时间、结束时间、频率F LARGE_INTEGER startCount, endCount, F; // 获取频率F QueryPerformanceFrequency(&F); BeginBatchDraw(); //检测暂停 while (1) { //空格暂停 bool isPaused = false; if (GetAsyncKeyState(VK_SPACE) & 0x8000) { // 切换暂停状态 isPaused = !isPaused; // 防止连续触发 while (GetAsyncKeyState(VK_SPACE) & 0x8000) { Sleep(10); } } if (!isPaused) { //计算时间 // 开始无限循环，这是游戏循环的核心部分。 //记录当前的性能计数器值到startCount中，这代表了这一帧开始的时间点。 QueryPerformanceCounter(&startCount); //清空画面 cleardevice(); //调用场景对象的draw绘制画面 s->draw(s); //调用场景对象的update方法更新画面 s->update(s); // 每帧会更新状态 //如果失败，退出游戏循环 if (s->isQuit(s)) break; //再次调用QueryPerformanceCounter获取当前性能计数器值 //并存入endCount中， QueryPerformanceCounter(&endCount); //设置流逝时间 long long elapse = (endCount.QuadPart - startCount.QuadPart) / F.QuadPart * 1000000; //利用帧率计算每一帧时差 while (elapse control(s, &msg); } QueryPerformanceCounter(&endCount); // 更新时差 elapse = (endCount.QuadPart - startCount.QuadPart) * 1000000 / F.QuadPart; } FlushBatchDraw(); timeEndPeriod(1); } else { int countdown = 5; // 游戏暂停时的逻辑 while (isPaused && countdown > 0) { // 清除屏幕 //cleardevice(); // 绘制倒计时 TCHAR s[20]; setfillcolor(0xAAAAAA); solidrectangle(80, 300, 380, 345); _stprintf_s(s, _T("暂停中... %d s"), countdown); outtextxy(100, 300, s);//422, 750 FlushBatchDraw(); // 等待一秒 Sleep(1000); // 更新倒计时 countdown--; // 如果倒计时结束，自动恢复游戏 if (countdown isPaused = false; } } } } } //依旧继承sprite对象 //draw update struct sprite super; IMAGE* imgBullet; //子弹图片 IMAGE* imgBulletMask;//掩码图片 }; void bulletInit(struct bullet*); void bulletDestroy(struct bullet*); enemyType0,//小 enemyType1,//中 enemyType2 //大 }; //中小敌机五张图片 //大敌机7张 enum enemyStatus { enemy_normal,//正常状态 enemy_down0, enemy_down1, enemy_down2, enemy_down3, enemy_down4, enemy_down5, enemy_destroy }; struct enemy { struct sprite super; //敌机被击中处理 void (*hited)(struct enemy*); //销毁敌机 void (*destroy)(struct enemy*); //敌机图片和掩码图片 IMAGE** imgArrEnemy; IMAGE** imgArrEnemyMask; //敌机种类 enum enemyType enemyType; double v; // 移动速度 int life;//生命值 int enemyDownCnt;//爆炸状态计数器 int status;//敌机状态 int lastStatusBeforeDestroy;//销毁前最后一个状态 }; void enemyInit(struct enemy* e); void enemyDraw(struct enemy* e); // 遍历所有子弹碰撞检测 for (int i = 0; i vecBullets.get(&s->vecBullets, i); POINT bulletPoint; bulletPoint.x = pBullet->super.x + 6 / 2 ;//头部中心点 bulletPoint.y = pBullet->super.y; // 检查每一颗子弹是否碰撞到任意敌机 for (int j = 0; j vecEnemy.size; j++) { struct enemy* pEnemy = (struct enemy*)s->vecEnemy.get(&s->vecEnemy, j); // 敌机的宽度与高度 int width, height; width = pEnemy->super.width; height = pEnemy->super.height; // 敌机矩形区域 int left, top, right, bottom; left = pEnemy->super.x; top = pEnemy->super.y; right = left + width; bottom = top + height; // 检查子弹是否在敌机矩形区域内 if (bulletPoint.x > left && bulletPoint.x top && bulletPoint.y life != 0) { // 子弹撞击到敌机后，销毁子弹 bulletDestroy(pBullet); free(pBullet); s->vecBullets.remove(&s->vecBullets, i); i--; // 敌机击中 pEnemy->hited(pEnemy); //播放击毁音效 if (pEnemy->life == 0) { s->enemyDownSoundMgr.play(&s->enemyDownSoundMgr); } break; } } } } }
        
        英雄飞机与敌机碰撞检测
        heroHitEnemyCheck 函数检查主角飞机与每个敌机是否发生重叠。
        使用飞机和敌机的矩形碰撞框进行碰撞检测。只有当飞机处于正常飞行状态时，才进行碰撞检测。
        如果检测到重叠，返回真值表示飞机受到攻击。
        
        bool heroHitEnemyCheck(struct mainScene* s) { // plane矩形区域(比飞机实际区域较小) RECT rectHero; rectHero.left = s->plane->super.x + 16; rectHero.top = s->plane->super.y + 10; rectHero.right = s->plane->super.x + 16 * 3; rectHero.bottom = s->plane->super.y + 62; for (int i = 0; i vecEnemy.size; i++) { struct enemy* pEnemy = (struct enemy*)s->vecEnemy.get(&s->vecEnemy, i); int enemyWidth = 0, enemyHeight = 0; if (pEnemy->status != enemy_normal) continue; // 敌机矩形区域 RECT rectEnemy; rectEnemy.left = pEnemy->super.x; rectEnemy.top = pEnemy->super.y; rectEnemy.right = pEnemy->super.x + pEnemy->super.width; rectEnemy.bottom = pEnemy->super.y + pEnemy->super.height; // 两区域是否重叠 if (rectHero.left = rectEnemy.left && rectHero.top = rectEnemy.top) { if (s->plane->status == normal0 || s->plane->status == normal1) return true; } } return false; }
        
        关键技术点
        碰撞准确性：通过精确定义子弹的头部位置和飞机与敌机的具体矩形区域，提高碰撞检测的准确性。
        资源管理：在检测到碰撞时，及时销毁子弹并从列表中移除，优化内存使用和计算性能。
        游戏互动性增强：碰撞检测是增强游戏互动性的关键组成部分，使得游戏过程充满挑战性和反应需求。
        2.7 计分板
        计分的环节很简单：
        小敌机 - 10
        中敌机 - 20
        大敌机 - 50
        击毁敌机后进行一个分数的叠加（mainscene中有对应mark变量来记录分数）即可
        计分版的绘制也要加入到mainscene中的绘制里，每帧都进行更新。
        
        //打印分数 char buff[30]; sprintf(buff, "得分:%d 生命值：%d", s->mark,s->plane->life ); outtextxy(0, 0, buff);
        
        2.8 游戏菜单
        结构体设计
        menuScene 结构体继承自 scene 类，增加了特定的功能和属性来处理菜单操作：
        IMAGE* bk：背景图片。
        RECT rectStartGame, rectEndGame：开始游戏和结束游戏按钮的矩形区域。
        bool isStartGameHover, isEndGameHover：标记鼠标是否悬停在对应的按钮上。
        bool isQuit：标记是否退出菜单场景。
        功能方法
        menuSceneInit：初始化菜单场景，设置按钮的位置和大小，加载背景图像。
        menuSceneDraw：绘制菜单背景和按钮。根据鼠标是否悬停在按钮上改变按钮文字颜色。
        menuSceneUpdate：一个空函数，因为菜单界面可能不需要在每帧都更新数据。
        menuSceneControl：处理菜单的交互逻辑，包括鼠标移动和点击事件：
        如果鼠标悬停或离开按钮区域，更新悬停状态。
        点击开始游戏按钮时，设置退出标志。
        点击排行榜按钮时，读取并显示排行榜信息(打印到控制台)。
        menuSceneIsQuit：返回是否退出菜单的状态。
        交互逻辑
        根据用户的输入（鼠标移动和点击），更新界面显示和状态。这包括悬停效果和响应按钮点击。
        关键技术点
        事件驱动：菜单的交互完全基于事件，如鼠标移动和点击，允许响应式更新。
        图形用户界面(GUI)管理：使用矩形框来管理按钮的位置和大小，易于调整和管理。
        资源管理：加载并显示图像，以及在适当时机销毁资源，防止内存泄漏。
        2.9 音乐设计
        背景音乐
        音乐设计是比较简单的，我们在mainscene调用音乐文件即可：
        
        //敌机音乐初始化 soundManagerInit(&s->enemyDownSoundMgr, "sounds/enemy_down.wma"); mciSendString("open sounds/background.mp3", NULL, 0, NULL); mciSendString("play sounds/background.mp3 repeat", NULL, 0, NULL);
        
        退出后要在mainSceneDestroy关闭音乐文件
        
        // 停止背景音乐 mciSendString("close sounds/background.wma", NULL, 0, NULL); // 停止英雄爆炸音乐 mciSendString("close sounds/hero_down.wma", NULL, 0, NULL); // 停止敌机爆炸音效 soundManagerDestroy(&s->enemyDownSoundMgr);
        
        击毁音效
        检测到碰撞就进行播放，每个击毁声音j结构体使用vector容器进行储存，使其可以同步播放。
        结构体设计
        soundManager 结构体包括以下主要成员：
        vector vecSoundAlias：存储音频别名的向量，用于跟踪和管理多个音频实例。
        char soundPath[100]：存储音频文件的路径。
        函数指针 play 和 close：分别用于播放音频和关闭音频。
        功能方法
        soundPlay：启动音频播放。使用 mciSendString 函数根据音频路径和动态生成的别名来打开和播放音频。
        soundClose：根据指定的时间间隔检查并关闭已完成播放的音频实例。这通过比较当前时间和音频开始播放的时间来决定是否关闭音频。
        soundManagerInit：初始化音频管理器，设置路径和函数指针，并初始化音频别名向量。
        soundManagerDestroy：销毁音频管理器，关闭所有音频实例并释放资源。
        关键技术点
        动态资源管理：通过动态分配的别名来管理音频资源，确保每个音频实例都可以独立控制和释放。
        时间驱动的资源释放：使用系统的当前时间来判断音频是否播放完毕，并根据结果关闭音频实例，有效管理内存和系统资源。
        复杂的音频处理：允许同时处理多个音频播放，提高游戏的多任务处理能力和用户体验。
        项目效果展示
        通过上面的设计，我们实现来看飞机大战的主要功能
        Thanks♪(･ω･)ﾉ谢谢阅读！！！
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