Qt 学习之路 2(32):贪吃蛇游戏(2)
下面我们继续上一章的内容。在上一章中,我们已经完成了地图的设计,当然是相当简单的。在我们的游戏中,另外的主角便是蛇和食物。下面我们便开始这部分的开发。
我们的地图是建立在QGraphicsScene
的基础之上的,所以,里面的对象应该是QGraphicsItem
实例。通常,我们会把所有的图形元素(这里便是游戏中需要的对象,例如蛇、食物等)设计为QGraphicsItem
的子类,在这个类中添加绘制自身的代码以及动画逻辑。这也是面向对象的开发方式:封装自己的属性和操作。在我们的游戏中,应该有三个对象:蛇 Snake、食物 Food 以及墙 Wall。
我们从食物开始。因为它是最简单的。我们将其作为一个红色的小圆饼,大小要比地图中的一个方格要小,因此我们可以将其放置在一个方格中。正如上面分析的那样,我们的Food
类需要继承QGraphicsItem
。按照接口约束,QGraphicsItem
的子类需要重写至少两个函数:boundingRect()
和paint()
。
boundingRect()
返回一个用于包裹住图形元素的矩形,也就是这个图形元素的范围。需要注意的是,这个矩形必须能够完全包含图形元素。所谓“完全包含”,意思是,在图形元素有动画的时候,这个矩形也必须将整个图形元素包含进去。如果范围矩形过小。图形会被剪切;如果范围矩形过大,就会影响性能。
paint()
的作用是使用QPainter
将图形元素绘制出来。
下面是 food.h 和 food.cpp 的内容:
#ifndef FOOD_H
#define FOOD_H
#include <QGraphicsItem>
class Food : public QGraphicsItem
{
public:
Food(qreal x, qreal y);
QRectF boundingRect() const;
void paint(QPainter *painter, const QStyleOptionGraphicsItem *, QWidget *);
QPainterPath shape() const;
};
#endif // FOOD_H
////////// food.cpp //////////
#include <QPainter>
#include "constants.h"
#include "food.h"
static const qreal FOOD_RADIUS = 3;
Food::Food(qreal x, qreal y)
{
setPos(x, y);
setData(GD_Type, GO_Food);
}
QRectF Food::boundingRect() const
{
return QRectF(-TILE_SIZE, -TILE_SIZE,
TILE_SIZE * 2, TILE_SIZE * 2 );
}
void Food::paint(QPainter *painter, const QStyleOptionGraphicsItem *, QWidget *)
{
painter->save();
painter->setRenderHint(QPainter::Antialiasing);
painter->fillPath(shape(), Qt::red);
painter->restore();
}
QPainterPath Food::shape() const
{
QPainterPath p;
p.addEllipse(QPointF(TILE_SIZE / 2, TILE_SIZE / 2), FOOD_RADIUS, FOOD_RADIUS);
return p;
}
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 | ////////// food.h ////////// #ifndef FOOD_H #define FOOD_H #include <QGraphicsItem> class Food : public QGraphicsItem { public: Food(qreal x, qreal y); QRectF boundingRect() const; void paint(QPainter *painter, const QStyleOptionGraphicsItem *, QWidget *); QPainterPath shape() const; }; #endif // FOOD_H ////////// food.cpp ////////// #include <QPainter> #include "constants.h" #include "food.h" static const qreal FOOD_RADIUS = 3; Food::Food(qreal x, qreal y) { setPos(x, y); setData(GD_Type, GO_Food); } QRectF Food::boundingRect() const { return QRectF(-TILE_SIZE, -TILE_SIZE, TILE_SIZE * 2, TILE_SIZE * 2 ); } void Food::paint(QPainter *painter, const QStyleOptionGraphicsItem *, QWidget *) { painter->save(); painter->setRenderHint(QPainter::Antialiasing); painter->fillPath(shape(), Qt::red); painter->restore(); } QPainterPath Food::shape() const { QPainterPath p; p.addEllipse(QPointF(TILE_SIZE / 2, TILE_SIZE / 2), FOOD_RADIUS, FOOD_RADIUS); return p; } |
虽然这段代码很简单,我们还是有必要解释一下。构造函数接受两个参数:x 和 y,用于指定该元素的坐标。setData()
函数是我们之后要用到的,这里简单提一句,它的作用为该图形元素添加额外的数据信息,类似于散列一样的键值对的形式。boundingRect()
简单地返回一个QRect
对象。由于我们的元素就是一个圆形,所以我们返回的是一个简单的矩形。注意,这个矩形的范围实际是四倍于实际区域的:以元素坐标 (x, y) 为中心,边长为TILE_SIZE * 2
的正方形。我们还重写了shape()
函数。这也是一个虚函数,但是并不是必须覆盖的。这个函数返回的是元素实际的路径。所谓路径,可以理解成元素的矢量轮廓线,就是QPainterPath
所表示的。我们使用addEllipse()
函数,添加了一个圆心为 (TILE_SIZE / 2, TILE_SIZE / 2),半径 FOOD_RADIUS 的圆,其范围是左上角为 (x, y) 的矩形。由于设置了shape()
函数,paint()
反而更简单。我们所要做的,就是把shape()
函数定义的路径绘制出来。注意,我们使用了QPainter::save()
和QPainter::restore()
两个函数,用于保存画笔状态。
现在我们有了第一个图形元素,那么,就让我们把它添加到场景中吧!对于一个游戏,通常需要有一个中心控制的类,用于控制所有游戏相关的行为。我们将其取名为GameController
。
GameController
的工作是,初始化场景中的游戏对象,开始游戏循环。每一个游戏都需要有一个游戏循环,类型于事件循环。想象一个每秒滴答 30 次的表。每次响起滴答声,游戏对象才有机会执行相应的动作:移动、检查碰撞、攻击或者其它一些游戏相关的活动。为方便起见,我们将这一次滴答成为一帧,那么,每秒 30 次滴答,就是每秒 30 帧。游戏循环通常使用定时器实现,因为应用程序不仅仅是一个游戏循环,还需要响应其它事件,比如游戏者的鼠标键盘操作。正因为如此,我们不能简单地使用无限的 for 循环作为游戏循环。
在 Graphics View Framework 中,每一帧都应该调用一个称为advance()
的函数。QGraphicsScene::advance()
会调用场景中每一个元素自己的advance()
函数。所以,如果图形元素需要做什么事,必须重写QGraphicsItem
的advance()
,然后在游戏循环中调用这个函数。
GameController
创建并开始游戏循环。当然,我们也可以加入pause()
和resume()
函数。现在,我们来看看它的实现:
QObject(parent),
scene(scene),
snake(new Snake(this))
{
timer.start(1000/33);
Food *a1 = new Food(0, -50);
scene->addItem(a1);
scene->addItem(snake);
scene->installEventFilter(this);
resume();
}
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 | GameController::GameController(QGraphicsScene *scene, QObject *parent) : QObject(parent), scene(scene), snake(new Snake(this)) { timer.start(1000/33); Food *a1 = new Food(0, -50); scene->addItem(a1); scene->addItem(snake); scene->installEventFilter(this); resume(); } |
GameController
的构造函数。首先开启充当游戏循环的定时器,定时间隔是 1000 / 33 毫秒,也就是每秒 30(1000 / 33 = 30)帧。GameController
有两个成员变量:scene 和 snake,我们将第一个食物和蛇都加入到场景中。同时,我们为GameController
添加了事件过滤器,以便监听键盘事件。这里我们先不管这个事件过滤器,直接看看后面的代码:
{
disconnect(&timer, SIGNAL(timeout()),
scene, SLOT(advance()));
}
void GameController::resume()
{
connect(&timer, SIGNAL(timeout()),
scene, SLOT(advance()));
}
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | void GameController::pause() { disconnect(&timer, SIGNAL(timeout()), scene, SLOT(advance())); } void GameController::resume() { connect(&timer, SIGNAL(timeout()), scene, SLOT(advance())); } |
pause()
和resume()
函数很简答:我们只是连接或者断开定时器的信号。当我们把这一切都准备好之后,我们把GameController
添加到MainWindow
中:
: QMainWindow(parent),
game(new GameController(scene, this))
{
...
}
1 2 3 4 5 6 | MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) : QMainWindow(parent), game(new GameController(scene, this)) { ... } |
由于GameController
在构造时已经开始游戏循环,因此我们不需要另外调用一个所谓的“start”函数。这样,我们就把第一个食物添加到了游戏场景:
接下来是有关蛇的处理。
蛇要更复杂一些。在我们的游戏中,蛇是由黄色的小方块组成,这是最简单的实现方式了。第一个是蛇的头部,紧接着是它的身体。对此,我们有两个必须面对的困难:
- 蛇具有复杂得多的形状。因为蛇的形状随着游戏者的控制而不同,因此,我们必须找出一个能够恰好包含蛇头和所有身体块的矩形。这也是 boundingRect() 函数所要解决的问题。
- 蛇会长大(比如吃了食物之后)。因此,我们需要在蛇对象中增加一个用于代表蛇身体长度的
growing
变量:当growing
为正数时,蛇的身体增加一格;当growing
为负数时,蛇的身体减少一格。 advance()
函数用于编码移动部分,这个函数会在一秒内调用 30 次(这是我们在GameController
的定时器中决定的)。
我们首先从boundingRect()
开始看起:
{
qreal minX = head.x();
qreal minY = head.y();
qreal maxX = head.x();
qreal maxY = head.y();
foreach (QPointF p, tail) {
maxX = p.x() > maxX ? p.x() : maxX;
maxY = p.y() > maxY ? p.y() : maxY;
minX = p.x() < minX ? p.x() : minX;
minY = p.y() < minY ? p.y() : minY;
}
QPointF tl = mapFromScene(QPointF(minX, minY));
QPointF br = mapFromScene(QPointF(maxX, maxY));
QRectF bound = QRectF(tl.x(), // x
tl.y(), // y
br.x() - tl.x() + SNAKE_SIZE, // width
br.y() - tl.y() + SNAKE_SIZE //height
);
return bound;
}
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 | QRectF Snake::boundingRect() const { qreal minX = head.x(); qreal minY = head.y(); qreal maxX = head.x(); qreal maxY = head.y(); foreach (QPointF p, tail) { maxX = p.x() > maxX ? p.x() : maxX; maxY = p.y() > maxY ? p.y() : maxY; minX = p.x() < minX ? p.x() : minX; minY = p.y() < minY ? p.y() : minY; } QPointF tl = mapFromScene(QPointF(minX, minY)); QPointF br = mapFromScene(QPointF(maxX, maxY)); QRectF bound = QRectF(tl.x(), // x tl.y(), // y br.x() - tl.x() + SNAKE_SIZE, // width br.y() - tl.y() + SNAKE_SIZE //height ); return bound; } |
这个函数的算法是:遍历蛇身体的每一个方块,找出所有部分的最大的 x 坐标和 y 坐标,以及最小的 x 坐标和 y 坐标。这样,夹在其中的便是蛇身体的外围区域。
shape()
函数决定了蛇身体的形状,我们遍历蛇身体的每一个方块向路径中添加:
{
QPainterPath path;
path.setFillRule(Qt::WindingFill);
path.addRect(QRectF(0, 0, SNAKE_SIZE, SNAKE_SIZE));
foreach (QPointF p, tail) {
QPointF itemp = mapFromScene(p);
path.addRect(QRectF(itemp.x(), itemp.y(), SNAKE_SIZE, SNAKE_SIZE));
}
return path;
}
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 | QPainterPath Snake::shape() const { QPainterPath path; path.setFillRule(Qt::WindingFill); path.addRect(QRectF(0, 0, SNAKE_SIZE, SNAKE_SIZE)); foreach (QPointF p, tail) { QPointF itemp = mapFromScene(p); path.addRect(QRectF(itemp.x(), itemp.y(), SNAKE_SIZE, SNAKE_SIZE)); } return path; } |
在我们实现了shape()
函数的基础之上,paint()
函数就很简单了:
{
painter->save();
painter->fillPath(shape(), Qt::yellow);
painter->restore();
}
1 2 3 4 5 6 | void Snake::paint(QPainter *painter, const QStyleOptionGraphicsItem *, QWidget *) { painter->save(); painter->fillPath(shape(), Qt::yellow); painter->restore(); } |
现在我们已经把蛇“画”出来。下一章中,我们将让它“动”起来,从而完成我们的贪吃蛇游戏。
QRectF Food::boundingRect() const
{
return QRectF(-TILE_SIZE, -TILE_SIZE,
TILE_SIZE * 2, TILE_SIZE * 2 );
}
这个返回的是个常量的QRectF,但在游戏中,随机出现的FOOD都是同样的boundingRect吗?与FOOD出现的位置没有关系?没看出boundingRect()在程序中的作用,不是有shape()来检测碰撞吗
- 豆子 2013年7月5日
注意这个是 Food 类的函数,所以坐标系是 Food 为基准的,而不是使用的世界坐标。shape() 用来返回 Food 的轮廓线,boundingRect() 返回的是 Food 所占据的矩形区域,这是系统回调使用的,不是我们显式调用的。
- gameboy 2013年7月5日
意思是return QRectF(-TILE_SIZE, -TILE_SIZE, TILE_SIZE * 2, TILE_SIZE * 2 )中,左上角的点(-TILE_SIZE, -TILE_SIZE)是以food的坐标为原点(0,0)来计算的? 真是一语中的,解决了很多困惑.
- a9527 2014年4月7日
怎样看出来boundingRect()函数是系统回调使用的?谢谢
- 9527 2014年4月7日
“boundingRect() 返回的是 Food 所占据的矩形区域,这是系统回调使用的,不是我们显式调用的。”哪里能看出来是系统回调的?
- 豆子 2014年4月8日
表明看不出来是系统回调的,从文档和函数实现的功能以及你的经验确定吧。