Linux Curses编程实现贪吃蛇

curses库 简单而言，提供UNIX中多种终端 操作光标和显示字符 的接口。我们常见的vi就是使用curses实现的。现在一般都用ncurses库。

Linux下curses函数库    Linux curses库使用      这两篇文章很详细地介绍了curses，在此就不详细介绍了。

1.ubuntu安装curses函数库

$sudo apt-get install ncurses-dev

用curses库，编译程序：

$gcc program.c -o program -lcurses

2.工作原理

curses工作在屏幕，窗口和子窗口之上。屏幕是设备全部可用显示面积（对终端是该窗口内所有可用字符位置），窗口与具体例程有关。如基本的stdscr窗口等。

curses使用两个数据结构映射终端屏幕，stdscr和curscr。stdscr是“标准屏幕”（逻辑屏幕），在curses函数库产生输出时就刷新，是默认输出窗口（用户不会看到该内容）。curscr是“当前屏幕”（物理屏幕），在调用refresh函数是，函数库会将curscr刷新为stdscr的样子。

3.常用函数

 初始化相关：
 initscr();　　　　　　　　    //curses程序初始化必须
 cbreak();　　　　　　　　    //关闭字符流的缓冲
 nonl();　　　　　　　　　　    //输入资料时, 按下 RETURN 键是否被对应为 NEWLINE 字元 ( 如 \n ).
 noecho(); 　　　　　　　　    //关闭字符回显
 keypad(stdscr,TRUE);　　    //可以使用键盘上的一些特殊字元, 如上下左右
 refresh();　　　　　　　　    //刷新物理屏幕
 int endwin(void);           //关闭所有窗口

 移动光标、输出相关：
 int move(int new_y, int new_x);        //移动stdcsr的光标位置
 addch(ch);                             //显示某个字元.
 mvaddch(y,x,ch);                     //在(x,y) 上显示某个字元.
 addstr(str);                         //显示一串字串.
 mvaddstr(y,x,str);                     //在(x,y) 上显示一串字串.
 printw(format,str);                 //类似 printf() , 以一定的格式输出至萤幕.
 mvprintw(y,x,format,str);             //在(x,y) 位置上做 printw 的工作

 前缀w用于窗口(添加一个WINDOWS指针参数），mv用于光标移动（在该位置执行操作addch或printw）（添加两个坐标值参数），mvw用于在窗口（如stdscr）中移动光标。组成如下函数：
     addch, waddch, mvaddch, mvwaddch
     printw, wprintw, mvprintw, mvwprintw

 屏幕读取：没用到就不写了
 键盘输入:
 //与标准io库的getchar, gets, scanf类似
 int getch();
 int getstr(char *string);
 int getnstr(char *string, int number);　　    //建议使用
 scanw(format,&arg1,&arg2...):                 //如同 scanf, 从键盘读取一串字元.
 清除屏幕；
 int erase(void);                               //在屏幕的每个位置写上空白字符
 int clear(void);                            //使用一个终端命令来清除整个屏幕

用到的curses函数

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贪吃蛇，要点在于1.蛇的实现；2.移动和按键侦听的同步进行；3.碰撞的检测。

1.蛇的实现，联系到curses的特点，想到两种办法，一种是队列存储每个节点，还有一种是用头-尾-拐弯节点坐标实现。

想到蛇的长度不可能太长，所以用队列（循环数组）实现，添加头结点，删除尾节点。为了方便就没有实现循环数组，采用了一个大数组。

2.两种动作同时进行，两种方案：1可以用异步编程，涉及到信号，阻塞，可重入问题。2用多线程，或多进程，涉及到变量的共享，互斥锁等。

3.碰撞检测。为了效率可以用一个线程把它抽取出来，如果代码时间复杂度不高，可以直接写。

用信号实现按键和同时移动。又有两种方案，一种把移动放入定时信号处理函数，主程序用输入阻塞(本文采用)。一种是把移动放入主程序循环，把输入放入信号处理函数。

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curses的物理屏幕刷新是根据逻辑屏幕的字符，逻辑屏幕那一块没有变动，实际屏幕也不变，所以不会像gdi编程画面 闪动，耗费资源也少。
因此可以想到每次刷新只让蛇动一个格子，蛇头，和蛇尾 局部刷新就行了。
FC游戏的卷轴移动，也是类似的道理，内存小，长时间不动的背景就让他不经过程序，也同时省了cpu。
卡马克就是根据这种方法设计出当时低速PC上第一个能卷轴移动的游戏引擎。

tanchishe.c

#include "tanchishe.h"
//2015 10 06
//#define DEBUG__
void gogo(int );
void move_here_show(int  );
int collision_detec(void);
void gameover(int );
sigjmp_buf jmpbuffer;

int main()
{
    //函数间跳跃函数，保存进程信息，设置跳回点。（信号版，跳回后自动恢复信号屏蔽mask）
    //程序首次运行略过if内代码，游戏结束调用siglongjmp(jmpbuffer, int)跳回
    if(sigsetjmp(jmpbuffer,) != ){

    }
    init_tcs();//变量的初始化，和屏幕的初始化显示，和蛇与食物的显示

#ifndef DEBUG__
    signal(SIGALRM,gogo);       //设置定时信号的处理函数，用于蛇的移动,调试时，手动调用
    set_ticker(ticker);         //每ticher毫秒 产生信号
#endif
    while(){
        int i =getch();
        switch (i) {
            case _KEY_UP   :
                if(real_g_forward!=_KEY_DOWN &&real_g_forward!=_KEY_UP)       //防止回跑
                    {g_key_forward=_KEY_UP;}break;
            case _KEY_DOWN :
                if(real_g_forward!=_KEY_UP&&real_g_forward!=_KEY_DOWN )
                    {g_key_forward=_KEY_DOWN ;}break;
            case _KEY_LEFT :
                if(real_g_forward!=_KEY_RIGHT&&real_g_forward!=_KEY_LEFT)
                    {g_key_forward=_KEY_LEFT;}break;//delay_real=&delay;
            case _KEY_RIGHT:
                if(real_g_forward!=_KEY_RIGHT&&real_g_forward!=_KEY_LEFT)
                    {g_key_forward=_KEY_RIGHT;}break;
#ifdef DEBUG__
            case 'g':gogo();//raise(SIGALRM);
#endif
        }
    }

    endwin();
    return ;
}

void gogo(int signum)//zouba
{
    //保存可能随时会变的全局变量g_key_forward（每次按下的希望前进的方向）
    int temp_g_forward=g_key_forward;
    move_here_show(temp_g_forward);//按照指定方向移动
    collision_detec();//碰撞检测
}

void move_here_show(int  forward)
{
    switch (forward) {
        case _KEY_UP: --row; break;     //蛇头结点按照指定方向的移动
        case _KEY_DOWN : ++row; break;
        case _KEY_LEFT: --col; break;
        case _KEY_RIGHT: ++col; break;
        default:return;
    }
    //此时更新蛇真正的前进方向
    //因为此时运动才完毕，且real_g_forward随时都在键盘监听中被使用
    real_g_forward=forward;

    //mvaddchstr(snake_s1.snake_body[last_s_node].row,
    //                          snake_s1.snake_body[last_s_node].col,LSBLANK);
    //屏幕上删除（局部擦除）蛇最后一个节点
    mvaddstr(snake_s1.snake_body[last_s_node].row,
            snake_s1.snake_body[last_s_node].col,BLANK);
    //在队列中新增蛇移动后的头节点 坐标（蛇头始终增加到 数组的最小未用单元 （队列尾））
    snake_s1.snake_body[++first_s_node].row= row;
    snake_s1.snake_body[first_s_node].col = col;
    //mvaddchstr(row,col,NOB);
    mvaddstr(row,col,NODE); //在屏幕上显示出蛇头新的坐标

#ifdef DEBUG__
    //调试用的步数，可以走MAX_SIZE步，大约1800秒，之前肯定让他死掉，这就是命
    printw("%d",first_s_node+-INIT_NODE_SIZE);
#endif
    move(LINES-,);refresh();
    last_s_node++;            //在队列中减去蛇移动后的尾节点 坐标
}
int collision_detec()
{
    int i;
    //检测是否食物
    if(col== food_col&& row ==food_row){
        srand((unsigned)time(NULL));
        food_col = +rand()%(COLS-);
        food_row = +rand()%(LINES-);

test_dupe://防止新生成的食物在蛇身上……
        for(i=last_s_node;i<first_s_node;++i){
           if(food_col == snake_s1.snake_body[i].col)
               if(food_row == snake_s1.snake_body[i].row ){
                   food_col = +rand()%(COLS-);
                   food_row = +rand()%(LINES-);
                   goto test_dupe;
                }
        }
        //mvaddchstr(food_row,food_col,FOOD);
        //这里不改，centos也正常显示，为了保险，也改成单字节版
        mvaddstr(food_row,food_col,FOOD);//
        last_s_node--;//muhaha

        //检测是否升级 ，右边数组对应level（下标）升级所需要的食物
        if(++eat_num >=times_to_upgrade_each_level[level]){
            //升级后定时器减少 每级应减少的时间，更新等级
            ticker -=delay_sub_each_level[level++];//注意此处是累减，
            //更新定时器，信号函数触发加快，移动速度加快
            set_ticker(ticker);
        }
        score++;
        max_score =max_score>score?max_score:score;
        attrset(A_REVERSE);                     //反色下面的文字
        mvprintw(,COLS/ -,"Score:%d Max Score:%d Level:%d",score,max_score,level);
        attrset(A_NORMAL);
        //move(LINES-1,0);refresh();//没有也可以，但是level那会闪

    }
    else{
        //检测是否撞墙
        if(col == LEFT_WALL||col == RIGHT_WALL||row == TOP_WALL||row == BUTT_WALL)
            gameover();
        //检测是否自攻
        for(i=last_s_node;i<first_s_node-;++i){
            if(col == snake_s1.snake_body[i].col)
                if(row == snake_s1.snake_body[i].row )
                    gameover();
        }
    }
    return ;
}
void gameover(int type)
{
    set_ticker();
    mvprintw(LINES/-,COLS/ -,           "           Game Over!    ");
    char * S=                                "       Your Score is %d!";
    if(score>max_score)
        mvprintw(LINES/+,COLS/ -,       "     You Cut the Record!!!");
    else S=                                  "  Your Score is %d! Too Young!!!";
    if(score>)S =                          "     Your Score is %d! Nice!!!";
    mvprintw(LINES/,COLS/ -, S,score);
    mvprintw(LINES/+,COLS/ -,           "Press <%c> Play Again! <%c> to Quit!",AGAIN_KEY,QUIT_KEY);
    refresh();
    free(snake_s1.snake_body);
    int geta;
    while(){
        if((geta =getch()) == AGAIN_KEY){
            erase();
            refresh();
            siglongjmp(jmpbuffer, type);//game over 带着信息跳到main开始准备好的套子里……
        }
        else if(geta == QUIT_KEY)
            exit();
    }
}

int set_ticker(int n_msecs) //把 以毫秒为单位的时间 转换成对应的 定时器
{
    struct itimerval new_timeset;
    long n_sec,n_usecs;

    n_sec = n_msecs/;
    n_usecs=(n_msecs%)*1000L;

    new_timeset.it_interval.tv_sec=n_sec;
    new_timeset.it_interval.tv_usec=n_usecs;

    new_timeset.it_value.tv_sec = n_sec;
    new_timeset.it_value.tv_usec= n_usecs;

    return setitimer(ITIMER_REAL,&new_timeset,NULL);
}

init_tcs.c 初始化变量和屏幕的函数

#include "tanchishe.h"
int row=; //the head
int col=;

int g_key_forward=_KEY_RIGHT;
int real_g_forward=_KEY_RIGHT;
int food_row =;
int food_col =;
int eat_num=;
int ticker = ;//ms

struct snake_s snake_s1;
int last_s_node=;
int first_s_node;

int score =;
int max_score=;//do not init in retry!
int level=;
int delay_sub_each_level[MAX_LEVEL]={};
int times_to_upgrade_each_level[MAX_LEVEL]={};

void init_tcs(void)
{
    initscr();
    cbreak();       //关闭缓冲
    nonl();
    noecho();       //关闭回显
    intrflush(stdscr,FALSE);
    keypad(stdscr,TRUE);
    curs_set();    //光标不可见

    row =LINES/-;
    col =COLS/-;
    eat_num=;
    ticker = ;//ms
    score =;
    g_key_forward=_KEY_RIGHT;
    real_g_forward=_KEY_RIGHT;
    last_s_node=;
    //first_s_node;
    level=;

    //配置每升一级需要吃的食物，和每升一级蛇的快慢，也就是ticker的大小
    int sum=delay_sub_each_level[]=;//EVERY_LEVEL_SUB_TIME;
    int i;
    times_to_upgrade_each_level[]=TIMES_TO_UPGRADE_EACH_LEVEL;
    for(i=;i<MAX_LEVEL;++i){
        times_to_upgrade_each_level[i]=times_to_upgrade_each_level[i-]+(TIMES_TO_UPGRADE_EACH_LEVEL);

        if(sum<ticker-){
            if(i<)
                delay_sub_each_level[i] =;
            else if(i<)
                delay_sub_each_level[i] =;
            else if(i <)
                delay_sub_each_level[i] =;
            else
                delay_sub_each_level[i] =;

        }
        else delay_sub_each_level[i]=delay_sub_each_level[i-];
        sum =sum+delay_sub_each_level[i];

    }
    //绘制边框
    attrset(A_REVERSE);
    for(i=;i<LINES;++i){
        mvaddch(i,,' ');
        mvaddch(i,LEFT_WALL,' ');
        mvaddch(i,RIGHT_WALL,' ');
        mvaddch(i,COLS-,' ');
    }
    for(i=;i<COLS;++i){
        mvaddch(,i,' ');
        mvaddch(LINES-,i,' ');
    }

    mvprintw(,COLS/ -,"Score:%d Max Score:%d Level:%d",score,max_score,level);
    mvprintw(LINES-,COLS/ -,"Eledim Walks the Earth,%c%c%c%c to Move",_KEY_UP, _KEY_DOWN, _KEY_LEFT, _KEY_RIGHT);
    refresh();
    attrset(A_NORMAL);

    //创建蛇的节点容器
    snake_s1.snake_body = malloc( SNAKE_MAX_SIZE *sizeof(struct post)) ;
    if(snake_s1.snake_body == NULL)
        mvprintw(,,"malloc error");
    memset(snake_s1.snake_body,,SNAKE_MAX_SIZE*sizeof(struct post));

    srand((unsigned)time(NULL)); //no this ,rand every time return same num
#ifdef DEBUG__
    food_row = LINES/ -;
    food_col =COLS/ +;
#else
    food_row = +rand()%(LINES-);
    food_col =+rand()%(COLS-);
#endif
    //初始化蛇在容器中的坐标，和显示
    //snake_s1.head.row=row;
    //snake_s1.head.col=col;
    snake_s1.node_num =INIT_NODE_SIZE;
    first_s_node=snake_s1.node_num-;

    for(i=;i<snake_s1.node_num;++i){
        snake_s1.snake_body[i].row=row;
        snake_s1.snake_body[i].col=col-snake_s1.node_num++i;
        //mvaddchstr(row,col-i,NOB);
        mvaddstr(row,col-i,NODE);
    }
    //show food
    //mvaddchstr(food_row,food_col,FOOD);
    mvaddstr(food_row,food_col,FOOD);
    move(LINES-,);refresh();
}

tanchishe.h

#ifndef TANCHISHE_H
#define TANCHISHE_H

#include <stdio.h>
#include <curses.h>
#include <time.h>
#include <sys/time.h>       //timeval
#include <unistd.h>         //usleep
#include <sys/select.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>        //memset
#include <setjmp.h>

#define LSBLANK     L" "
#define BLANK       " "

#define INIT_NODE_SIZE 5
#define SNAKE_MAX_SIZE 8192
#define LEFT_WALL 1
#define RIGHT_WALL (COLS-2)
#define TOP_WALL 0
#define BUTT_WALL (LINES-1)
#define NOB         L"#"//
#define LSFOOD      L"O"
#define NODE        "#"//instead of L"#"
#define FOOD        "O"
#define MAX_LEVEL 100
#define SUB_TIME_EACH_LEVEL 6
#define TIMES_TO_UPGRADE_EACH_LEVEL 6

#define _KEY_UP     'w'
#define _KEY_DOWN   's'
#define _KEY_LEFT   'a'
#define _KEY_RIGHT  'd'
#define AGAIN_KEY   'A'
#define QUIT_KEY    'Q'
struct post{
    int row;
    int col;
};
struct snake_s{
    int node_num;
    struct post head;
    struct post* snake_body;

};

//for all
extern struct snake_s snake_s1;
extern int row;
extern int col;
//extern struct timeval delay;

extern int real_g_forward;
extern int g_key_forward;
extern int food_row;
extern int food_col ;
extern int eat_num;
extern int score ;
extern int ticker ;//ms

extern int last_s_node;
extern int first_s_node;

extern int max_score;//do not init in retry!
extern int level;
extern int delay_sub_each_level[MAX_LEVEL];
extern int times_to_upgrade_each_level[MAX_LEVEL];
//extern int ticker_for_col;
//extern int ticker_for_row;

int set_ticker(int n_msecs);
void init_tcs(void);

#endif

编译：

cc tanchishe.c  init_tcs.c -lcurses

运行：

由于curses是面向终端的接口（虚拟终端也包含在内），与图形库无关，所以程序在远程ssh工具上也可以完美运行，就像vim一样。

可以考虑继续添加的特性：多人游戏    路障  吃字母 网络化 存档文件   用户记录    暂停（ctrl+z）