C語言在游戲程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與研究

海南大學(xué) 周宇揚(yáng)

引言：隨著TD-LTE移動(dòng)通信、智能手機(jī)等軟硬件技術(shù)的發(fā)展，越來越多的益智型小程序誕生，大大的促進(jìn)了人們的娛樂生活。C語言作為一種面向過程的程序開發(fā)語言，擁有數(shù)據(jù)、指針、結(jié)構(gòu)體等多種數(shù)據(jù)類型，運(yùn)行速度非?？?，可移植性強(qiáng)，編制游戲程序具有先天性優(yōu)勢，具有重要的作用和意義。本文基于筆者的研究和分析，首先描述C語言在游戲程序開發(fā)中的優(yōu)勢，然后以經(jīng)典益智游戲俄羅斯方塊為實(shí)例，設(shè)計(jì)了C語言數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)體和鏈表，為游戲程序開發(fā)提供參考。

1.C語言在游戲程序中開發(fā)優(yōu)勢

C語言作為一種應(yīng)用程序開發(fā)語言，擁有豐富的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型和運(yùn)算符，并且開創(chuàng)性的提出了指針類型，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)物理地址的運(yùn)算，進(jìn)行位操作，兼具高級(jí)程序語言和低級(jí)程序語言的優(yōu)點(diǎn)，可以變現(xiàn)系統(tǒng)軟件，也可以開發(fā)應(yīng)用軟件，比如Unix操作系統(tǒng)、Linux操作系統(tǒng)、游戲程序等，利用圖形功能支持各類尺寸的顯示器和驅(qū)動(dòng)器，計(jì)算功能和邏輯判斷能力非常強(qiáng)。C語言在游戲程序開發(fā)中具有很強(qiáng)的優(yōu)勢，如下所述：

（1）面向過程程序開發(fā)。C語言是一種面向過程的語音，程序員可以使用過程或函數(shù)執(zhí)行任務(wù)，面向過程語言與人們的日常思考一直，易于學(xué)習(xí)和掌握，能夠面向過程的語音開發(fā)程序，編寫算法實(shí)現(xiàn)程序功能。

（2）擁有許多庫文件。C語言提供了大量的函數(shù)程序，包括系統(tǒng)自動(dòng)生成的函數(shù)和程序語言編寫的函數(shù)，C語言編譯器自帶頭文件，這些頭文件中的函數(shù)都是已經(jīng)編寫完成的基本功能，可以直接調(diào)用和使用。

（3）編譯運(yùn)行速度非常快。C語言編譯器產(chǎn)生的機(jī)器代碼運(yùn)行速度非常多，C編譯器編譯千行代碼僅需要兩秒，同時(shí)完成優(yōu)化代碼提高執(zhí)行速度功能。

2.C語言在游戲程序設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

俄羅斯方塊是一款風(fēng)靡全球的智能手機(jī)應(yīng)用程序，利用移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)和擺放等功能輸出各種方塊，然后將其排列成一行或多行消除得分，俄羅斯方塊看似簡單卻變化無窮，簡單易學(xué)和益智，但是熟練掌握應(yīng)用程序操作卻需要開動(dòng)腦筋，因此目前的普及程度非常高。本文基于C語言開發(fā)俄羅斯方塊游戲程序，其主要功能包括游戲方塊預(yù)覽、游戲方框控制、游戲分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)和游戲幫助功能。

游戲程序初始化運(yùn)行開始之后，游戲方塊預(yù)覽區(qū)域出現(xiàn)一個(gè)游戲方塊，有利于玩家控制游戲策略。俄羅斯方塊有七種不同的方塊組成，因此具有七種策略，游戲方塊生成是隨機(jī)的。游戲方塊控制能夠可以實(shí)現(xiàn)方塊的自由下落、左移、快速下移、右移、旋轉(zhuǎn)和消除行。游戲分?jǐn)?shù)控制可以實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)增加，消除一行增加100分，也可以自動(dòng)化返回游戲初始界面。游戲幫助功能可以實(shí)現(xiàn)游戲操作提醒功能。俄羅斯方塊的主要算法流程如圖1所示。

圖1 俄羅斯方塊結(jié)構(gòu)化流程圖

俄羅斯方塊采用C語言開發(fā)，關(guān)鍵功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)類型的設(shè)計(jì)，其余操作實(shí)現(xiàn)簡單，數(shù)據(jù)類型包括數(shù)組、結(jié)構(gòu)體和鏈表。

（1）數(shù)組設(shè)計(jì)

C語言數(shù)組可以把具有相同類型的數(shù)據(jù)有序組織在一起。俄羅斯方塊使用了三個(gè)關(guān)鍵數(shù)組，分別是俄羅斯方塊的四個(gè)變換樣式、方塊顏色、玩家游戲得分。

（2）結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)

俄羅斯方塊使用了兩個(gè)結(jié)構(gòu)體，分別是方塊結(jié)構(gòu)體Struct Block和Struct BlockInfo，Struct Block可以定義俄羅斯方塊的狀態(tài)和顏色，提示給出下一方塊的信息；Struct BlockInfo能夠定義俄羅斯方塊的移動(dòng)方向和移動(dòng)距離。

Struct Block{ unsigned int rockShapeBits;//描述方塊的形狀，8位字節(jié)，每4位表示一行

Int nextRockIndex;//表示下一個(gè)方塊的數(shù)組下表}Block Type;

Struct BlockInfo { int left; int right; int translate; int drop; int speeddrop} BlockInfo Type; //描述方塊方向

（3）鏈表設(shè)計(jì)

C語言最具關(guān)鍵的程序數(shù)據(jù)類型就是指針，利用指針可以設(shè)計(jì)鏈表結(jié)構(gòu)，鏈表結(jié)構(gòu)可以克服數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的許多缺點(diǎn)，比如使用數(shù)組必須預(yù)知數(shù)據(jù)大小，這樣很容易浪費(fèi)內(nèi)存空間。鏈表結(jié)構(gòu)則充分利用計(jì)算機(jī)的內(nèi)存空間，將所有的分散內(nèi)存空間實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理，俄羅斯方塊的鏈表定義如下所述fillrectangle(50+(block-＞x+c01)*BLOCK—LEN，50+(block一＞Y+row)*BLOCK LEN。

3.幾點(diǎn)收獲

基于C語言的俄羅斯方塊游戲采用了先進(jìn)的圖形界面組函數(shù)、數(shù)組、結(jié)構(gòu)體和指針鏈表等技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)不同類型的方塊生成和加工，下左右快速移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)變形等，也可以利用函數(shù)實(shí)現(xiàn)整行消除。俄羅斯方塊有效提升了大眾移動(dòng)設(shè)備的娛樂需求，也提高了筆者學(xué)習(xí)和掌握C語言的實(shí)踐，體會(huì)到利用C語言編程需要熟練掌握它的數(shù)據(jù)類型，也需要根據(jù)需求隨機(jī)的谷歌或百度C語言的函數(shù)庫，能夠?qū)崿F(xiàn)快速編程和編譯，讓筆者掌握更多的C語言編程設(shè)計(jì)方法。同時(shí)，基于C語言設(shè)計(jì)俄羅斯方塊還可以復(fù)制到其他程序，比如貪吃蛇游戲、五子棋游戲等，一通二百通，更好的為未來C語言應(yīng)用打下基礎(chǔ)。