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。
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
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
代码语言：javascript复制//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）
代码语言：javascript复制#pragma once
#include<easyx.h>
#include"sprite.h"
#include<cstdio>
//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
代码语言：javascript复制#include"sprite.h"
#include<easyx.h>
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。
代码语言：javascript复制#include<easyx.h>
//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
代码语言：javascript复制#include <easyx.h>
#include<iostream>
#include "sprite.h"
#include<Windows.h>
#include"gameloop.h"
#include<conio.h>
//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 < 1000000 / fps) {
Sleep(1);
ExMessage msg;
//创建一个信息对象 用来接收鼠标信息
bool isOK = peekmessage(&msg, EX_MOUSE);
//如果有信息，进行control操作
if (isOK == true) {
s->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 <= 0) {
isPaused = false;
}
}
}
}
}2.5 设计子弹与敌机
子弹设计模块
结构体设计
bullet 结构体继承自 sprite 类，包含以下元素：
IMAGE* imgBullet：子弹的图像。
IMAGE* imgBulletMask：子弹图像的掩码，用于在游戏中处理透明和重叠部分。
初始化
bulletInit 函数负责初始化子弹对象：
设定绘制（draw）和更新（update）方法指向对应的函数。
载入子弹的图像和掩码，准备用于绘制。
绘制与更新
bulletDraw 函数控制子弹在屏幕上的绘制，使用子弹的图像和掩码。
bulletUpdate 函数每帧调用一次，处理子弹的移动逻辑：
子弹向上移动，移动速度通过常量 bulletSpeed 控制。
资源回收
bulletDestroy 函数清理所有动态分配的资源，防止内存泄漏。
关键技术点
- 图像处理：通过使用掩码图像，子弹的绘制可以适应各种背景，使得子弹与游戏环境的融合更自然。
- 性能优化：子弹的更新逻辑简单（单一的向上移动），这有助于在屏幕上同时处理大量子弹时保持游戏性能。
- 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。
代码（只展示头文件）
代码语言：javascript复制#include<easyx.h>
#include"sprite.h"
//子弹对象
struct bullet {
//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*);敌机设计模块
这里我创建了三种敌机，使用枚举变量分别用0 ， 1 ，2 来表示。每种敌机都有对应的状态枚举变量。我们可以提取出共性来创建一个敌机精灵对象。所有敌机均继承与这个敌机对象。
结构体设计
enemy 结构体继承自 sprite 类，包含以下字段：
IMAGE** imgArrEnemy 和 IMAGE** imgArrEnemyMask：数组，存储敌机的图像和掩码，用于不同状态下的绘制。
enum enemyType enemyType：敌机种类，定义敌机的基本属性如大小和生命值。
double v：敌机的移动速度。
int life：敌机的生命值。
int enemyDownCnt：敌机爆炸状态的计数器，用于控制爆炸动画的播放速度。
int status：当前敌机的状态，从正常飞行到被击落的不同阶段。
int lastStatusBeforeDestroy：记录销毁前的最后一个状态，用于动画过渡。
初始化
enemyInit 函数负责初始化敌机对象：
设置绘制（draw）和更新（update）方法指向对应的函数。
初始化敌机的状态为 enemy_normal。
设置敌机的随机移动速度。
加载敌机状态对应的图像及其掩码。
绘制与更新
enemyDraw 函数控制敌机在屏幕上的绘制，使用敌机的当前状态对应的图像和掩码。
enemyUpdate 函数每帧调用一次，处理敌机的移动和状态转换：
敌机向下移动，速度由 v 控制(随机值控制)。
当生命值为零时，敌机进入爆炸状态，逐渐播放爆炸动画直到完全摧毁。
交互操作
enemyHited 函数处理敌机被子弹击中的情况：
生命值递减。
生命值为零时开始播放爆炸动画。
资源回收
destroy 方法（未提供完整实现）应负责清理动态分配的图像资源，防止内存泄漏。
代码（只展示头文件）
代码语言：javascript复制#pragma once
#include<easyx.h>
#include"sprite.h"
//该文件为敌机的共性文件
//每种代表一种敌机
enum enemyType {
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);敌机实例化
通过上面的敌机共性，我们就可以绘制产生三种不同的敌机，同过对其中元素的修改就可以完成对应的功能。加载对应图片，绘制到相应位置。然后将敌机的绘制更新方法移动到mainscene的绘制更新中。
我们需要一个vector容器来容纳敌机。
- 敌机的产生逻辑是：通过随机数来确定产生那一种敌机（可以调整概率来改变敌机出现的种类数量），然后调用对应的初始化化函数，并储 在对应vector容器中
- 敌机的销毁逻辑是：判断是否出界和判断是否被子弹击中。每次检查直接遍历容器中所有的敌机，移出应该被销毁的敌机并回收对应资源。
2.6 设计击毁与碰撞逻辑
预期情况下，子弹击中敌机，敌机应该被销毁，英雄飞机撞击到敌机，英雄飞机应该被销毁。
为了检查子弹是否击中敌机，我们增添一个bulletEnemyCheck函数。
子弹与敌机碰撞检测
bulletHitEnemyCheck 函数遍历所有子弹和敌机，检查每颗子弹是否与敌机的碰撞框发生重叠。
子弹抽象为其头部的一个点进行精确检测。
- 如果子弹的位置在敌机的矩形区域内，触发敌机的 hited 函数，处理击中逻辑（生命值减少，状态改变）。
- 如果击中敌机，子弹会被销毁，同时移除子弹列表中的该子弹项，防止重复检测。 敌机生命值减为零时，触发播放击毁音效。
//检测子弹是否撞击
void bulletHitEnemyCheck(struct mainScene* s)
{
// 遍历所有子弹碰撞检测
for (int i = 0; i < s->vecBullets.size; i )
{
// 将子弹抽象为头部的一个点
struct bullet* pBullet = (struct bullet*)s->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 < s->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 < right &&
bulletPoint.y > top && bulletPoint.y < bottom
)
{
if (pEnemy->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 < s->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.right && rectHero.right >= rectEnemy.left &&
rectHero.top <= rectEnemy.bottom && rectHero.bottom >= 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。
代码语言：javascript复制//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
