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         

void test01()
{system("mode con cols=130 lines=40");system("title 贪吃蛇");system("pause");
}

     

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：

typedef struct _COORD
{SHORT X;  // X坐标SHORT Y;  // Y坐标
} COORD, *PCOORD;int main()
{//例如给坐标赋值：COORD  pos = { 10, 15 };return 0;
}

        

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：

        

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

	//获得控制台窗口，进行使用HANDLE houtput = NULL;houtput=GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);//定义储存控制台光标信息的结构体CONSOLE_CURSOR_INFO cursor_info = { 0 };//获得与houtput句柄相关的控制台光标的信息GetConsoleCursorInfo(houtput, &cursor_info);//修改光标的占比值cursor_info.dwSize = 100;//设置光标大小和光标可见度的函数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

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

//获得控制台窗口，进行使用
HANDLE houtput = NULL;
houtput=GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);//定义储存控制台光标信息的结构体
CONSOLE_CURSOR_INFO cursor_info = { 0 };//获得与houtput句柄相关的控制台光标的信息
GetConsoleCursorInfo(houtput, &cursor_info);//设置控制台坐标
COORD pos = { 10, 20 };//设置指定位置光标
SetConsoleCursorPosition(houtput, pos);//进行暂停观察
getchar();

        

4.8.2封装设置光标位置的函数

//封装一个函数，用来设置光标位置
void set_pos(short x, short y)
{HANDLE houtput= GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);COORD pos = { x, y };SetConsoleCursorPosition(houtput, pos);
}

        

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

#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

//通过定义宏来判断
#define KEY_PRESS(vk) ((GetAsyncKeyState(vk) & 1 ) ? 1 : 0 )
void test04()
{while (1){if (KEY_PRESS(0x30)){printf("0\n");}else if (KEY_PRESS(0x31)){printf("1\n");}else if (KEY_PRESS(0x32)){printf("2\n");}else if (KEY_PRESS(0x33)){printf("3\n");}else if (KEY_PRESS(0x34)){printf("4\n");}else if (KEY_PRESS(0x35)){printf("5\n");}else if (KEY_PRESS(0x36)){printf("6\n");}else if (KEY_PRESS(0x37)){printf("7\n");}else if (KEY_PRESS(0x38)){printf("8\n");}else if (KEY_PRESS(0x39)){printf("9\n");}}}

        

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

#include <stdio.h> 
#include<locale.h>int main()
{setlocale(LC_ALL, "");char a = 'a';char b = 'b';printf("%c%c\n", a, b);wchar_t wc1 = L'★';wchar_t wc2 = L'我';wprintf(L"%lc \n%lc", wc1, wc2);return 0;
}

        

代码示例2：打印宽字符串

#include <stdio.h>#include<locale.h>int main()
{setlocale(LC_ALL, "");wprintf(L"Hello World\n");wchar_t wstr[] = L"宽字符字符串";wprintf(L"%ls",wstr);return 0;
}

        

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