【面向对象】小游戏“终结者”程序的设计与实现

08年9月入学，12年7月毕业，结束了我在软件学院愉快丰富的大学生活。此系列是对四年专业课程学习的回顾，索引参见：http://blog.csdn.net/xiaowei_cqu/article/details/7747205

面向对象程序设计

这是我们学习程序设计的第一课。我也在这门课上第一次接触程语言、写代码。我们以影印版的《C++ Program Design : An Introduction to Programming and Object-Oriented Design》为教材。

现在想来那段“入门”的经历真是痛苦不堪，很多概念难以理解，就只能一点点把书中的代码一遍遍的敲。但每次跑出一点小东西也都觉着兴奋到不行。大一末的时候有个“大”的课程设计：两人一组编写一个小游戏。我和小琦一组，写了一个比较简略的闯关游戏，这次经历之后才真的对编程有了“入门”的感觉。

小游戏"YingMu"

【游戏功能需求说明】

本游戏是基于日本漫画《灌篮高手》而设计的，相信大家对游戏中的人物都相当熟悉。在游戏中我们采用了键盘上、下、左、右控制玩家的移动，空格键发射子弹。如果玩家碰到敌人，则游戏结束；消灭所有敌人，则通关。游戏共分为两关，每一关的地图是随机产生的，敌人的移动速度也逐渐加快。虽然功能看似简单，但其中乐趣无穷，是一款集娱乐、冒险为一体的游戏。
我们这次是在Microsoft Visual C++ 6.0, EzWindow library的开发环境下设计完成的，一些程序的功能我们一时没有想到好的方法来实现，所以在这款游戏中没有呈现给大家。相信在以后的学习中，我们能更好地掌握并对这款小游戏进行升级更新。

【游戏总类图】

【游戏中的关键类】

Player

enum Floor{FLoor1=0,Floor2,Floor3,Floor4};

class Player {
	public:
		//constructor
		Player(SimpleWindow &w);
	public:
    	//inspectors
	    SimpleWindow& GetWindow() const;//得到玩家所在窗口
		Position GetPosition() const;  //得到玩家当前位置
		Direction GetDirection() const;  //得到玩家当前的方向
		BitMap& GetBmp(const Direction &d,int i); //得到玩家在相应的方向及步子上位图
		const BitMap& GetBmp(const Direction &d,int i) const; 
		Floor GetFloor()const;  //得到玩家当前所在层数
		bool IsDying();   //检查玩家是否死掉
		bool AtRightEdge() const;    //检查玩家是否走到窗口边缘
		bool AtLeftEdge() const;

	    //Facilitators
		void Create();  //创建玩家（即将玩家“放”在游戏窗口中）
		void Kill();    //“杀死”玩家（从窗口中擦掉）
		void Move();    //使玩家在键盘操控下做相应的移动
		void Fire();    //发射子弹
		void OKUp();    //设置玩家是否可以在层之间跳跃
		void OKDown();
		void CannotUpDown();

        //mutators
		void SetPosition(const Position &p); //设置玩家当前所有位图的位置 
		void SetFloor(Floor &f);  //玩家跳跃之后改变层的数据成员
		void SetDirection(const Direction &d); //设置玩家当前的方向
	
		//data member 
		vector<Bullet*> bullets;   /****************************************/
			                       //方便GameController中检查子弹和敌人     //
		                           //状况，所以放在public域中，设置为可见   //
                                   /****************************************/
	private:
		//facilities
		void Draw();
		void Erase();  /****************************************************/
		               //用户不直接操纵图片，而是通过调用 Creat() 和 Kill() //
                       //所以定义为 private                                 //
		               /*****************************************************/
		// Data members
		SimpleWindow &Window;
		vector<vector<BitMap> > Bmp; 
		Direction CurrentDirection;
		Position CurrentPosition;
		bool bUpOk;
		bool bDownOk;
		Floor CurrentFloor;//当前所处的层                                  
          //游戏中得到的不是类Layer的层，而是有枚举定义的Floor的层
          //因为Layer继承自Map关键是一张图，没有什么特殊的属性
          //而枚举定义的Layer有初始化的作用，是每层有了自己的值
          //而相应GameController构造函数中分配的每层的敌人和篮球框Gap //的也都对应与向量中有自己的数值，所以在游戏控制器的一些函数中
		  //（如TestGap、TestEnemy）只检查当前层的篮球框和敌人，
		  //避免了跳跃效果的意外实现，也提高了检查的效率
		int Steps;  //玩家自游戏开始所走的步数
                    //用以连续轮流切换玩家位图，实现走动的效果

		
};

Enemy 和 Bullet

/***********************************************************/
// enemy.h                                                 //
//                                                         //
//类Enemy的声明与定义                                      //
//即游戏中的敌人，敌人在各自的Layer中不停的走动            //
/***********************************************************/
#ifndef ENEMY_H
#define ENEMY_H

const int EnemyBitMaps=2;
enum EnemyStatus {Alive,Dead,DeadAlready};
                           //DeadAlready 是保证enemy 不会重复被 Kill

class Enemy{
   public:
	   //constructor
     Enemy(SimpleWindow &W,const Position &p1=(0,0),const Position &p2=(0,0),double h=1 );
	 //需要提供一个窗口，敌人移动范围，以及每次位移大小（速度）
	 
   public:
	   //inspectors
	   SimpleWindow& GetWindow() const; //得到敌人所在窗口
	   Position GetPosition() const; //得到当前敌人位置
       Direction GetDirection() const; //得到当前敌人的方向
	   double GetHorizMovement() const;  //得到每次移动的水平位移
	   BitMap &GetBmp(const Direction &d); //得到相应方向位图
	   const BitMap &GetBmp(const Direction &d) const; //得到当前敌人的状态
	   EnemyStatus GetStatus()const;
	  
	  //mutators
	   void SetWindow(SimpleWindow &W);  //设置敌人窗口
	   void SetDirection(const Direction &d); //设置敌人的方向
	   void SetPosition(const Position &p); //设置敌人的位置
	   void SetStatus(EnemyStatus s);  //更改敌人的状态（在后面你会看到他的重要性）
	   void SetHorizMovement(double h); //设置每次水平位移的大小以更改移动速度
	   void SetP1P2(const Position &pp1,const Position &pp2); //设置敌人移动的范围

	   //Facilitators
	   void Create();	//创建敌人（画在游戏窗口中）
	   void Kill(); //杀死敌人（从当前窗口擦除）
	   void Move(); //使敌人在timer下不停地移动
	   void Draw(); //画出当前位图
	   void Erase(); //擦掉
	   Position NewPosition() const; //设置下一刻敌人的方向
	   void ChangeDirection(); //检查如果超出移动范围，则更改方向
	   
   private:     
	   //data members
	   SimpleWindow& Window;
	   vector<BitMap> Bmp;
	   double HorizMovement;
       Direction CurrentDirection;
	   Position CurrentPosition;
	   Position P1,P2;
	   EnemyStatus CurrenStatus;

};
#endif

/***************************************/
//derive class Enemy_1                  //
//分别为第一关、第二关的敌人            //
//均派生在类Enemy 只是位图不同，速度不同//
/***************************************/
         
#ifndef ENEMY_1_H
#define ENEMY_1_H
#include "enemy.h"
class Enemy_1 : public Enemy{
    public:
	  Enemy_1(SimpleWindow &W,const Position &p1=(0,0),
		  const Position &p2=(0,0) ,double h=0.5);
};
#endif

/********************************/
//derive class Enemy_2          //
/********************************/
#ifndef ENEMY_2_H
#define ENEMY_2_H
#include"enemy.h"
class Enemy_2 : public Enemy{
   public:
       Enemy_2(SimpleWindow &W, const Position &p1=(0,0),
		   const Position &p2=(0,0),double h=0.8 );
};
#endif

/***************************************************/
//derive class Bullet
//即游戏中樱木发射的子弹                           //
//自己在一个方向上水平自动移动，类似敌人           //
/***************************************************/
#ifndef BULLET_H
#define BULLET_H
#include "enemy.h"
class Bullet : public Enemy{
   public :
     Bullet(SimpleWindow &W,Direction d ,
		 const Position &p1=(0,0), const Position &p2=(0,0));
	 bool AtRightEdge() const;  //子弹走出移动范围之后应被消灭
	                            //所以增加相应的判断函数返回布尔值
	 bool AtLeftEdge() const;
     void B_Creat();  //制造子弹
	  
};
#endif

GameController

/***********************************************************/
// GameCoroller.h                                          //
//    游戏控制台，控制检查游戏中各个角色的状态以及不同     //
//角色之间的交互，是游戏中最重要最也最操劳的部分           //
/***********************************************************/

#ifndef GAMECONTROL_H
#define GAMECONTROL_H

enum GameLevel { One, Second, Done };

class GameController {
	public:
		//constructor
		GameController(const string &Title = "终结者（樱木花道版）",
		 const Position &WinPosition=Position(2.0,2.0),
		 const float WinLength =16,	 const float WinHeight = 13);
		 //标题、位置、窗口宽、高 用以初始化游戏窗口
		 
		// destructor
		~GameController();

		//inspectors
		SimpleWindow *GetWindow();
	    GameLevel CurrentLevel() const; //检查器 分别得到窗口和当前所在关卡

		//facilitators
		void Play(const GameLevel Level); //设置游戏所在关卡
		void TestGap(Player* player,vector<Gap*> gap);  
		     //检查游戏中玩家是否走到篮筐下（如果在篮筐下可以跳跃，走出篮筐不可以）
		
		void TestBullet(vector<Enemy_1*> e,vector<Bullet*> b);
		void TestBullet(vector<Enemy_2*> e,vector<Bullet*> b);
		     //检查游戏中的子弹是否达到敌人，如果碰到则将子弹和敌人都从窗口中擦掉。
	    bool TestPlayer(Player* player,vector<Enemy_1*> e);
		bool TestPlayer(Player* player,vector<Enemy_2*> e);
		     //检查游戏中玩家是否被敌人捉到（如果敌人碰到玩家，游戏失败）
		int  TimerTick();
		     //是TimerCallback调用的函数
             //游戏窗口中玩家，敌人，子弹的走到效果都是由他实现的游戏关卡跳跃也是在这里实现的。
             //但因为这个函数不断被调用，而我们想在第一关通过之后加一个小小的提示（Message）
             //结果就是Message不段被弹出，所以用了一个全局变量PlayOne，
             //保证提示的函数只执行一次，这个平白出来的“魔数”也许增加了代码阅读的困难

	private:
	    //data members
		SimpleWindow *GameWindow;
		GameLevel Level;
		
		//游戏中各种角色为GameController控制，
		//所以作为控制台的数据成员包含在GameController的属性中
		Player *player;
		vector<Gap*> gaps;
		vector<Layer*> layers;
		vector<Enemy_1*> enemy1;	
		vector<Enemy_2*> enemy2;


};
#endif

全局的类：Global 和 Welcome

/********************************************************************/
//resources.h                                                        //
//                                                                   //
//游戏结束是显示界面的资源                                           //
//本想和 welreources.h 放在一起，因为其窗口都是独立于游戏窗口的      //
//并不作为GameControl的数据成员，而是一全局变量使用                  //
//但放在一起可能是因为game.cpp和gamecontroll.cpp都要包含，会出错     //
/*********************************************************************/

#ifndef  WEL_H
#define  WEL_H

//包含在game.cpp中相当于全局变量
//保证函数 int TimerCallBack(void);  
//和 int MouseClick(const Position &MousePosition);可以方便的使用

SimpleWindow End("终结者（樱木花道版）",15.0,12.0,Position(2.0,2.0));
BitMap WellDone(End);
BitMap Quit(End);
BitMap Fail(End);

void SetWindows(){
	Fail.Load("bmp\\fail.bmp");
	assert(Fail.GetStatus()==BitMapOkay);

	WellDone.Load("bmp\\done.bmp");
	assert(WellDone.GetStatus()==BitMapOkay);

	double width=Fail.GetWidth();
	double height=Fail.GetHeight();

	Quit.Load("bmp\\quit.bmp");
	Quit.SetPosition(Position(0.6*width,0.8*height));
	assert(Quit.GetStatus()==BitMapOkay);

}

int MouseClickEnd(const Position& MousePosition){
	if(Quit.IsInside(MousePosition)){
		End.Close();
	}
	return 1;
}
#endif

welcome.h

/*******************************************************/
//welresources.h                                        //
//并不是一个单独的类，是玩家开始进入游戏时的欢迎界面    //
//放在 *.h文件包含在 game.cpp中作为全局变量             //
/*******************************************************/

#ifndef WELCOME_H
#define WELCOME_H
#include "assert.h"

SimpleWindow Welcome("终结者（樱木花道版）",15.0,12.0,Position(2.0,2.0));
BitMap PlayButton(Welcome);
BitMap InstructionButton(Welcome);
BitMap Instruction(Welcome);

void SetWelcomeWindows(){
	BitMap WelcomeBmp(Welcome);
	WelcomeBmp.SetPosition(Position(0,0));
	WelcomeBmp.Load("bmp\\hello.bmp");
	WelcomeBmp.Draw();
	assert(WelcomeBmp.GetStatus()==BitMapOkay);

	double width=WelcomeBmp.GetWidth();
	double height=WelcomeBmp.GetHeight();

	PlayButton.SetPosition(Position(0.1*width,0.85*height));
	PlayButton.Load("bmp\\play.bmp");
	assert(PlayButton.GetStatus()==BitMapOkay);

	Instruction.SetPosition(Position(0,0));
	Instruction.Load("bmp\\in.bmp");
	assert(Instruction.GetStatus()==BitMapOkay);

	InstructionButton.SetPosition(Position(0.1*width,0.35*height));
	InstructionButton.Load("bmp\\inbutton.bmp");
	assert(InstructionButton.GetStatus()==BitMapOkay);
	InstructionButton.Draw();

}

#endif

【游戏控制逻辑框图】

【游戏说明】

本游戏无需安装。打开文件夹“YingMu”，双击“YingMu.exe”可直接开始游戏。
打开会出现游戏的进入窗口——显示有灌篮高手剧照图，单击窗口中的“Instruction”图标可以看到具体的游戏操作说明，之后单击“Play”图标即可开始游戏。
游戏开始后，玩家可以看到左下角的樱木花道以及三个在窗口中不停移动的敌人，玩家以键盘的左右键控制樱木花道在窗口中移动，当走到篮筐下时，可以有上下键控制实现层的跳跃。游戏中，玩家按空格键发射子弹（子弹的数目没有限制），子弹遇到敌人即可消灭敌人。当消灭玩所有的敌人，游戏会弹出对话框提示玩家进入下一关。第二关所有敌人被消灭后，游戏胜利。玩家会看到恭喜的窗口，单击左下角的“Quit”图标即可退出游戏。如果游戏中，玩家不小心被敌人捉到，游戏失败，会出现提示游戏失败的界面，单击“Quit”图标退出游戏。

【游戏截图】

【项目总结】

通过大一的C++语言学习后，我们小组完成了第一个项目编程—终结者（樱木花道版）。

接到任务，我们迅速开始……

我们首先上网查阅了相关资料，并下载了一些相关的小游戏进行试玩，揣摩游戏的设计架构及功能实现，汲取别人的长处。接着我们进行课程设计“终结者”的构思，我们最初的设计是界面分为几层，玩家可以在每一层上走动，通过方向键左右移动，遇到楼梯可以上下爬动，空格键发射子弹，并设有各种不同的食物，玩家控制小人走过去“吃”，不同的食物增加或减少相对应的属性（如：生命值、速度等）。然而在真正动手的时候，才发现敲代码远远不像读代码那么简单。我们分工合作，两个人分别编写不同的类，几乎是白手起家，决定和实现每个类有怎样的功能显得异常的生疏和困难，尤其在派生的时候才发现总结出对象必要的属性、行为是多么重要。而这只是困难的开始，当我们把零零散散的代码拼在一起时，终于见识到所谓的“面向对象”并没有我们想象的那么简单。虽然都认真的开了书中的BugHunt程序，可实际上我们很多地方并没有理解到位，尤其是GameController的重要——把一个个孤立的对象联系起来，可以相互“交流”的才是真正“活”的对象，才组成了生动的游戏。我们熬了几个通宵，重写了很多次，删减了许多一开始野心勃勃想要实现的内容，于是有了想在这个终结者的雏形。
之后的时间是我们一起小心翼翼的在游戏中添加一些功能，比如发射子弹，樱木的“走动”效果，以及图片的处理等等……游戏进入和退去的界面也是在这个时期完成的。
在游戏最终出品前期，我们在实验室进行试玩，却发现一个问题：不同的屏幕和分辨率造成了窗口及图片坐标的偏移，我们最初是在自己的电脑上设定的坐标，因为偷懒而直接使用的数字——迅速显出弊端，而在实验室的电脑上，图片甚至发生了重叠。我们随即想到的是把游戏做成两个版本（标屏和宽屏），但后来我们又发现分辨率也会对坐标产生影响，所以两个版本的计划无法实施。我们也去请教了别人查阅了资料，最后用图片的大小来调整层之间的坐标（因为似乎不同的屏幕图片还是不变的），但问题也没有得到根本的解决，结果没有预期的好，这让我们尤其以为可以自慰的地方——游戏的整体美观度大打折扣，希望在以后的学习中能更好的解决该问题，进行游戏的升级与更新。

游戏问世，不是期望的样子……

现在再回头看我们自己编写的第一个游戏，即使抱着“敝帚自珍”的心态，依旧觉得她有那么多不尽人意的地方，毕竟最终的成果有点简单，和当初的设想差得太远，许多功能都没有实现——因为ezwin的功能有限，添加游戏背景甚至是在“梯子”上的走动，都有很明显的闪图，就改成了跳跃；死掉的子弹和敌人都被我们投机取巧的藏在游戏图中，没有真正的delete以释放内存；时间有限，也没有再去在界面中做“生命值”、“速度”等……应该是在开始进行程序架构时，我们就缺乏严谨的逻辑思考，想法太杂太乱，导致有些功能实现起来太过复杂，而使得程序显的臃肿且不利于阅读。

一月奋战，我们还是收获了很多……

这次课程设计中，我们深切的体会到调试的重要，很多问题都是在编译、连接中发现的，看着自己编写的程序一编译出现那么多的错误，信心肯定受到打击，但是通过一次次的修改，看着错误数量的减少，还是很有成就感的。总的来说，我们用于调试的时间远远多与编写代码的时间。
通过课程设计，我们不仅锻炼了自己的实践能力，更培养了团队合作能力。遇到问题时，大家一起互相讨论，一起请教别人，最终找到解决方法，我想这应该是最好的学习过程，在实践中提高自己，比看书的效率高太多了。同时我们也意识到书本上的那些知识对于编程是远远不够的，教科书只是介绍一些皮毛而已，它只是引导你入门而已。我们更多的是要主动的学习，一起做项目就是一种好的方法。

我们知道，我们差的太远太远，要走的路还很长很长……

这次我们小组出品的游戏——终结者（樱木花道版）虽然有些粗糙，功能也十分有限，但是做为这款游戏的整个框架与体系，它实现了我们利用面向对象思想设计游戏的初衷。而在编写以及后来的程序调试与排错的过程中也练习了我们使用C++语言的熟练度以及对常见问题解决的经验积累。更主要的是，他使我们深深地看到自己的差距——学习了一年，还没用过MFC；不能短时间内迅速掌握HGE；即便是参考别人的代码，还要一个字一个字的读……这个挺普通的程序也许是对我们贫乏知识的真实写照，但，这绝不是终点，我们会在今后的学习中努力提高自己的水平，努力创造出优秀的作品。

这是我们软件学习上的第一次试炼，也是我们大一面向对象程序设计学习的成果，相信我们每个人都将终生难忘……

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