C语言实战项目：贪吃蛇（1）

前言：

通过持续数月的C语言系统学习，我们已经掌握了包括指针操作、结构体使用、文件IO等核心编程能力。为了检验学习成果并提升实战经验，在本篇技术博客中，我将带领大家开发一个具有里程碑意义的经典游戏项目 -- 贪吃蛇。

温馨提示：本篇博客为贪吃蛇游戏的前言准备。

一、贪吃蛇游戏效果演示

游戏效果演示：

二、贪吃蛇游戏设计

2.1 贪吃蛇游戏的最终目标

使⽤C语⾔在Windows环境的控制台中模拟实现经典⼩游戏贪吃蛇。

贪吃蛇游戏实现基本的功能：

• 贪吃蛇地图绘制

• 蛇吃⻝物的功能 （上、下、左、右⽅向键控制蛇的动作）

• 蛇撞墙死亡

• 蛇撞⾃⾝死亡

• 计算得分

• 蛇⾝加速、减速

• 暂停游戏

• 退出游戏

2.2贪吃蛇游戏的思维导图

贪吃蛇游戏的思维导图如下图所示：

2.3贪吃蛇游戏的核心逻辑

核心逻辑：循环内依次执行输入处理→蛇移动→碰撞检测→状态显示→休眠：

2.3.1核心数据结构

采用链表存储蛇身：每个SnakeNode节点包含坐标（x,y）和指向下一节点的指针，通过 “头增尾删” 实现蛇的移动（吃食物时只增不删，长度增长）。

2.3.2游戏流程循环

1. 初始化阶段

①控制台设置：调整窗口大小、标题，隐藏光标（提升视觉流畅度）。

②地图与蛇初始化：绘制边界（如上下左右的墙），生成初始蛇身（默认设置为 5 个节点，初始方向向右）。

③食物生成：随机生成坐标，确保不与蛇身重叠。

2. 运行循环（持续重复）

1.输入处理：

①监听键盘事件（方向键改方向、空格暂停 / 继续、F3 加速、F4 减速、ESC 退出）

②限制 “反向无效”（如当前向上时，按向下键不改变方向，避免瞬间自撞）。

2.蛇移动：

①按当前方向，在头部生成新节点（模拟 “前进”）。

②若吃到食物（新头节点坐标与食物坐标重合）：不删除尾部节点，蛇长度 + 1，重新生成食物并加分。

③若没吃到食物：删除尾部节点（保持长度不变），并清除尾部节点的屏幕显示。

3.碰撞：

①撞墙：新头节点坐标超出地图边界。

②自撞：新头节点坐标与自身其他节点（非头、非尾）坐标重合。

③若碰撞，设置 “游戏结束” 状态，退出循环。

④状态显示：在屏幕右侧显示分数、速度等级、游戏状态（正常 / 暂停）。

⑤休眠控制：通过Sleep(速度)控制移动频率（速度越快，休眠时间越短，蛇移动越敏捷）。

3. 结束与重玩

①游戏结束：释放蛇身链表的内存，显示 “Game Over”。

②重玩询问：提示 “是否重玩（Y/N）”，根据输入决定是否重启 “初始化→运行循环”。

2.3.3关键机制细节

①移动的本质：链表的 “头插（前进）+ 尾删（保持长度）”，视觉上呈现蛇的 “移动” 效果。

②食物系统：随机生成 + 避蛇身检测，保证食物可被吃到；吃食物后长度增长、分数增加，形成 “成长激励”。

③碰撞判定：通过坐标比对，快速判断 “撞墙” 或 “自撞”，一旦触发则终止游戏循环。

④速度与策略：F3/F4 调整Sleep时长实现 “加速 / 减速”，同时关联分数变化（加速加分、减速减分），让玩家在 “风险（速度快易撞）” 和 “收益（加分多）” 间做选择。

三、贪吃蛇游戏设计的技术栈

1. 编程语言

C 语言：游戏核心逻辑（如蛇的移动、碰撞检测、食物生成等）、数据结构定义、函数实现均使用 C 语言完成，包括结构体、枚举、指针、链表操作等 C 语言核心特性。

2. Windows API

游戏通过 Windows 系统提供的 API 实现控制台交互，主要涉及：

①控制台窗口控制：设置窗口大小，设置窗口标题。

②光标操作：隐藏和显示光标，定位光标位置（用于绘制蛇、食物、墙壁等元素）。

③键盘输入检测：实时获取键盘按键状态（如方向键、F3/F4、空格、ESC 等），实现对蛇的控制和游戏状态切换。

3. 数据结构

链表：

①蛇的身体通过链表连接，使用头插法添加新节点（蛇头移动）。

②通过遍历链表实现蛇身绘制、碰撞检测（撞自己）和内存释放。

结构体与枚举：

①存储蛇节点坐标，存储食物坐标和分数，整合蛇的核心信息（头节点、食物指针、方向、状态等）。

②用枚举定义蛇的移动方向（上下左右），用枚举定义游戏状态（正常运行、撞墙、撞自己、暂停等），使状态管理更清晰。

4. 控制台图形绘制

通过宽字符和光标定位在控制台绘制游戏元素：

①墙壁、蛇身、食物。

②游戏信息（分数、速度等级、操作提示）的文本绘制。

5. 游戏逻辑与状态管理

核心逻辑：

①蛇的移动：通过计算下一个节点坐标，结合方向枚举实现移动，并根据是否吃到食物决定是否增长蛇身或保持长度。

②碰撞检测：检测蛇头是否撞墙，检测蛇头是否撞到自身。

③分数与速度控制：吃食物增加分数，F3/F4 键调整速度（通过_speed控制休眠时间Sleep），并关联分数变化。

④状态检测：通过枚举管理游戏状态（正常运行、暂停、结束等），在循环中根据状态决定流程（继续运行、退出、重启等）。

6. 内存管理

①动态内存分配：使用malloc为蛇节点分配内存，避免栈内存溢出。

②内存释放：通过遍历链表释放所有蛇节点内存，防止内存泄漏。

7. 标准库与工具

①C 标准库：stdio.h（输入输出）、stdlib.h（内存分配、随机数）、time.h（srand初始化随机数种子，确保食物位置随机）、assert.h（断言指针有效性，调试用）。

②随机数生成：rand()结合time(0)生成随机食物坐标，确保食物位置不与蛇身或墙壁重叠。

四、Windows API的详解

4.1 win32API

简单来说：Windows 是多作业系统，除了协调程序、分配内存、管资源，还像个 “服务站”—— 提供各种函数（服务）。应用程序调用这些函数，就能实现开窗口、画图形、用外设等操作，这类服务应用的函数叫 API；而 WIN32 API，就是 32 位 Windows 平台的这类编程接口。

4.2控制台主程序

平常我们运⾏起来的⿊框程序其实就是控制台程序，如下图所示：

4.2.1设置窗口大小

我们可以使用一些cmd指令来设置控制台的长宽，将控制台的长，宽设置为100 和 30

例如：通过这段指令：mode con cols=100 lines=30

4.2.2设置控制台名称

同时我们也可以设置，控制台的名称。

通过如下指令：title 贪吃蛇

4.2.3利用代码实现

当然我们也可以通过C语言代码，来实现控制台的大小和标题设置，通过system("指令")这个函数来实现

温馨提示：system("指令") 这个函数需要包含<windows.h>这个头文件

1void test01()
2{
3	system("mode con cols=130 lines=40");
4
5	system("title 贪吃蛇");
6
7	system("pause");
8}

4.3控制台屏幕上的坐标

COORD 是Windows API中定义的一个结构体，表示一个字符在控制台屏幕幕缓冲区上的坐标，坐标系(0，0) 的原点位于缓冲区的顶部左侧单元格。

在控制台上的坐标系如下图所示：

COORD类型的声明：

1typedef struct _COORD
2{
3    SHORT X;  // X坐标
4    SHORT Y;  // Y坐标
5} COORD, *PCOORD;
6    
7        
8int main()
9{
10   //例如给坐标赋值：
11   COORD  pos = { 10, 15 };
12   return 0;
13}
14

4.4通过句柄操作设备

GetStdHandle是一个Windows API函数。它用于从一个特定的标准设备（标准输入、标准输出或标准错误）中取得一个句柄（用来标识不同设备的数值），使用这个句柄可以操作设备。

简单来说就相当于一个手柄，通过该手柄就可以控制设备了，这里我们不需要过多与纠结其函数是如何实现，我们仅需要明白它的功能和如何调用就已经够用了。

GetStdHandle函数原型：

HANDLE GetStdHandle(DWORD nStdHandle);

它有三个参数：

1.STD_INPUT_HANDLE 获取标准输入设备

2.STD_OUTPUT_HANDLE 获取标准输出设备

3.STD_ERROR_HANDLE 获取标准错误设备

其中返回值HANDLE为一个void * 的指针，通过 typedef void *HANDLE 命名HANDLE。

这里我们只需要对控制台（标准输出）进行操作，所以我们仅需要用到获取标准输出设备，通过调用我们就可以进行操作控制台程序。

HANDLE GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);

代码示例：

1HANDLE hOutput = NULL;
2
3//获取标准输出的句柄(用来标识不同设备的数值)
4hOutput = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);

4.5获取控制台光标信息

GetConsoleCursorInfo函数原型：

BOOL WINAPI GetConsoleCursorInfo( HANDLE hConsoleOutput, PCONSOLE_CURSOR_INFO lpConsoleCursorInfo );

参数一：获取标准输出的句柄： HANDLE hConsoleOutput

参数二：指向存放光标信息的结构体： PCONSOLE_CURSOR_INFO lpConsoleCursorInfo

结构体_CONSOLE_CURSOR_INFO：主要用来存放控制台光标信息

typedef struct _CONSOLE_CURSOR_INFO

{

DWORD dwSize; //成员一 设置光标的大小

BOOL bVisible; //成员二 设置光标是否可见

} CONSOLE_CURSOR_INFO, *PCONSOLE_CURSOR_INFO;

成员一：dwSize，由光标填充的字符单元格的百分⽐。 此值介于1到100之间。 光标外观会变化，范围从完全填充单元格到单元底部的⽔平线条。

成员二：bVisible，游标的可⻅性。 如果光标可⻅，则此成员为 TRUE

4.6设置控制台光标信息

SetConsoleCursorInfo函数：设置指定控制台屏幕缓冲区的光标的⼤⼩和可⻅性。

函数原型为：

BOOL WINAPI SetConsoleCursorInfo( HANDLE hConsoleOutput, const CONSOLE_CURSOR_INFO *lpConsoleCursorInfo );

参数一：获取标准输出的句柄： HANDLE hConsoleOutput

参数二：指向存放光标信息的结构体： PCONSOLE_CURSOR_INFO lpConsoleCursorInfo

4.7代码演示光标的设置

通过上面三个函数，我们就可以实现对光标大小和显示的操作

4.7.1设置光标大小

初始时光标的大小默认为25，如图所示：

代码示例：将默认的光标大小设置为100

1	//获得控制台窗口，进行使用
2	HANDLE houtput = NULL;
3	houtput=GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
4
5	//定义储存控制台光标信息的结构体
6	CONSOLE_CURSOR_INFO cursor_info = { 0 };
7
8	//获得与houtput句柄相关的控制台光标的信息
9	GetConsoleCursorInfo(houtput, &cursor_info);
10
11	//修改光标的占比值
12	cursor_info.dwSize = 100;
13
14
15	//设置光标大小和光标可见度的函数
16	SetConsoleCursorInfo(houtput, &cursor_info);

如图所示：

4.7.2设置光标是否可见

如图所示，在默认状态下光标为可见状态：

代码示例：将光标设置为不可见状态

1	//获得控制台窗口，进行使用
2	HANDLE houtput = NULL;
3	houtput=GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
4
5	//定义储存控制台光标信息的结构体
6	CONSOLE_CURSOR_INFO cursor_info = { 0 };
7
8	//获得与houtput句柄相关的控制台光标的信息
9	GetConsoleCursorInfo(houtput, &cursor_info);
10
11	//修改光标是否可见
12	cursor_info.bVisible = false;
13
14	//设置光标大小和光标可见度的函数
15	SetConsoleCursorInfo(houtput, &cursor_info);

4.8设置光标的位置

SetConsoleCursorPosition：设置指定控制台屏幕缓冲区中的光标位置

函数原型如下：

BOOL WINAPI SetConsoleCursorPosition( HANDLE hConsoleOutput, COORD pos );

参数一：获取标准输出的句柄： HANDLE hConsoleOutput

参数二：存放位置信息的坐标： COORD pos

通过该函数，我们就可以设置指定控制台屏幕缓冲区中的光标位置，我们将想要设置的坐标信息放在COORD类型的pos中。

调⽤SetConsoleCursorPosition函数将光标位置设置到指定的位置。

4.8.1设置光标到指定的位置

1//获得控制台窗口，进行使用
2HANDLE houtput = NULL;
3houtput=GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
4
5//定义储存控制台光标信息的结构体
6CONSOLE_CURSOR_INFO cursor_info = { 0 };
7
8//获得与houtput句柄相关的控制台光标的信息
9GetConsoleCursorInfo(houtput, &cursor_info);
10    
11//设置控制台坐标
12COORD pos = { 10, 20 };
13    
14//设置指定位置光标
15SetConsoleCursorPosition(houtput, pos);
16    
17//进行暂停观察
18getchar();

4.8.2封装设置光标位置的函数

1//封装一个函数，用来设置光标位置
2void set_pos(short x, short y)
3{
4	HANDLE houtput= GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
5
6	COORD pos = { x, y };
7
8	SetConsoleCursorPosition(houtput, pos);
9}

4.9获取按键情况

GetAsyncKeyState：将键盘上每个键的虚拟键值传递给函数，函数通过返回值来分辨按键的状态。

函数原型如下：

SHORT GetAsyncKeyState(int vKey);

参数分析：键盘上按键的虚拟键值 int vKey

返回值分析：

1.GetAsyncKeyState 的返回值是short类型，在上⼀次调⽤ GetAsyncKeyState 函数后。

2.如果返回的16位的short数据中，最⾼位是1，说明按键的状态是按下，如果最⾼是0，说明按键的状态是抬起；

3.可以将返回值&0x1来进行检测：GetAsyncKeyState返回值的最低值是否为1

参考：虚拟键码表

代码示例1：定义宏判断按键是否被按下

1#define KEY_PRESS(VK)  ( (GetAsyncKeyState(VK) & 0x1) ? 1 : 0 )

代码示例2：检测数字键0~9是否被按下

1//通过定义宏来判断
2#define KEY_PRESS(vk) ((GetAsyncKeyState(vk) & 1 ) ? 1 : 0 )
3void test04()
4{
5	while (1)
6	{
7		if (KEY_PRESS(0x30))
8		{
9			printf("0\n");
10		}
11		else if (KEY_PRESS(0x31))
12		{
13			printf("1\n");
14		}
15		else if (KEY_PRESS(0x32))
16		{
17			printf("2\n");
18		}
19		else if (KEY_PRESS(0x33))
20		{
21			printf("3\n");
22		}
23		else if (KEY_PRESS(0x34))
24		{
25			printf("4\n");
26		}
27		else if (KEY_PRESS(0x35))
28		{
29			printf("5\n");
30		}
31		else if (KEY_PRESS(0x36))
32		{
33			printf("6\n");
34		}
35		else if (KEY_PRESS(0x37))
36		{
37			printf("7\n");
38		}
39		else if (KEY_PRESS(0x38))
40		{
41			printf("8\n");
42		}
43		else if (KEY_PRESS(0x39))
44		{
45			printf("9\n");
46		}
47
48	}
49
50}

五、宽字符的打印

在贪吃蛇游戏中，我们采用宽字符进行界面渲染。游戏地图中的墙体使用宽字符□表示，蛇身使用●字符，食物则用★字符标识。与普通单字节字符不同，这些宽字符每个占据2个字节的存储空间。

对于宽字符的打印，需要进行本地化处理，通过如下函数进行本地化处理：

setlocale函数：进行本地化处理

函数原型如下所示：

char* setlocale (int category, const char* locale);

参数一：

• LC_COLLATE：影响字符串⽐较函数 strcoll() 和 strxfrm() 。

• LC_CTYPE：影响字符处理函数的⾏为。

• LC_MONETARY：影响货币格式。

• LC_NUMERIC：影响 printf() 的数字格式。

• LC_TIME：影响时间格式 strftime() 和 wcsftime() 。

• LC_ALL - 针对所有类项修改，将以上所有类别设置为给定的语⾔环境。

一般而言我们进行传入LC_ALL对所有类型进行修改。

参数二：

C标准仅定义了2种可能取值："C"（正常模式）和" "（本地模式）

温馨提示：使用该函数，需要包含<locale.h>头文件

宽字符打印的注意事项：

1.宽字符的字⾯量必须加上前缀“L”，否则 C 语⾔会把字⾯量当作窄字符类型处理。

2.前缀“L”在单引号前⾯，表⽰宽字符，对应 wprintf() 的占位符为 %lc ；

3.在双引号前⾯，表⽰宽字符串，对应wprintf() 的占位符为 %ls

代码示例1：打印单个宽字符

1#include <stdio.h> 
2#include<locale.h>
3
4    
5int main()
6{
7    setlocale(LC_ALL, "");
8
9	char a = 'a';
10	char b = 'b';
11	printf("%c%c\n", a, b);
12
13	wchar_t wc1 = L'★';
14	wchar_t wc2 = L'我';
15	wprintf(L"%lc \n%lc", wc1, wc2);
16
17    return 0;
18}
19

代码示例2：打印宽字符串

1#include <stdio.h>
2     
3#include<locale.h>
4
5int main()
6{
7    setlocale(LC_ALL, "");
8
9	wprintf(L"Hello World\n");
10
11    wchar_t wstr[] = L"宽字符字符串";
12    
13    wprintf(L"%ls",wstr);
14		
15    return 0;
16}
17
18

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