利用OpenGL设计贪吃蛇游戏

游戏简介

🐍先生十个贪婪的吃货。生活在丛林中的他妄图喝光所有的果汁来让自己生长。但是”人心不足蛇吞象”，他往往会误食自己或撞上石头。游戏中，玩家控制贪吃蛇在游戏区域里驰骋，避免碰到自己或障碍物，尽可能地吃更多的食物以生长！

游戏玩法：

WASD控制蛇的移动
游戏开始，每隔一定时间会在地图空闲位置刷新一个食物，蛇触碰到食物后食物消失，蛇会增加一个单位的长度
当蛇触碰到自己或者障碍物，则游戏失败
当蛇接触到地图边界，蛇会在地图另一端重新进入地图

开发环境

OpenGL3
GLFW
GLAD

提示

主程序：程序窗口管理、按键响应、游戏对象管理、状态传递（维护程序状态）
精灵类：维护精灵状态，提供渲染接口
工具类：管理着色器、纹理的加载（也有人习惯把这部分代码耦合到精灵类中!）
游戏类：维护游戏状态，提供更新状态的接口供主程序调用，进行碰撞检测等

虽然一个完整游戏包含的内容远不止上面提到的四点，实现了这些内容，游戏的主体部分就大致完成了

目标

完成贪吃蛇游戏的框架搭建。
完成蛇以及食物的 3D 精灵加载和渲染，其中模型可以用简单的纯色几何模型实现如立方体、球体；或者网上下载合适的3D模型如Apple-Poly、Snake-Poly。
实现蛇的控制。
蛇的碰撞检测与响应。

环境搭建

这个项目主要是用Visual Studio搭建的环境。如何在VS上搭建openGL开发环境在此不再赘述，主要参考这个链接：https://learnopengl-cn.github.io/01%20Getting%20started/02%20Creating%20a%20window/

实现

★ 蛇身块

块类的定义在Block.h文件中，实现在Block.cpp文件中。

Class Block中，私有成员有：位置、大小、颜色。

Class Block中，公有成员如下：

构造函数：初始化块位置和块大小。
set*()：设置函数。
get*()：获取函数。

★ 果茶

果茶类的定义在Fruit.h文件中，实现在Fruit.cpp文件中。

Class Fruit中，私有成员有：位置、大小、颜色、角度。其中角度用来控制旋转。

Class Fruit中，公有成员如下：

构造函数：初始化果茶位置和果茶大小。
set*()：设置函数。
get*()：获取函数。

★ 磐石

磐石类的定义在Stone.h文件中，实现在Stone.cpp文件中。

Class Stone中，私有成员有：位置、大小、颜色。

Class Stone中，公有成员如下：

构造函数：初始化石头位置和石头大小。
set*()：设置函数。
get*()：获取函数。

★ 贪吃蛇

蛇类的定义在Snake.h文件中，实现在Snake.cpp文件中。

Class Snake中，私有成员如下：

currentDirection：记录当前🐍移动的方向；
isUpdated：🐍是否更新过了；
score：游戏得分。

Class Snake中，公有成员如下：

构造函数：初始化的时候，蛇头被定义为黄色，蛇的移动方向向左。
draw()：画出蛇的构成components，包含多个块类链表。
move(Direction direction)：定义蛇的基本移动。蛇的移动速度 speed 随着分数增长逐渐变快，游戏难度增高。
pushSnake()：块相连，构成蛇。
update(Fruit* fruit, Stone* stones[])：更新🐍的状态，包含碰撞检测（果茶和石头），每0.1秒检查一下。
collisionDetection(Fruit* fruit, Stone* stones[])：碰撞检查。
- 喝了果茶，根据难度加分：
  - 难度越高，加分越多；
  - 产生新口（yan）味（se）的果茶（判断条件：不能在蛇身上或者磐石上产生新的果茶）；
  - 根据难度变长，难度越高变长越多。
- 直面石头，smash to piece! 粉身碎骨！弹窗隐藏。
addBlock()：喝了果茶，会长身体。同样，难度越高，长身体会越快，同时面临着更加危险的局面。

★ 画图

画图类的定义在Draw.h文件中，实现在Draw.cpp文件中。

Class Draw中，定义了两个函数：

buildDLs()：画 cube 的 list，手动定义 cube。
drawGrid()：画网格背景
- GL_QUADS：立体四边形作为边界修饰；
- GL_LINES：格子线和修饰边线。

★ 主文件

灯光处理。

GLfloat lightAmbient[] = { 0.5,0.5,0.5,1 };
GLfloat lightDiffuse[] = { 1,1,1,1 };
GLfloat lightPosition[] = { 0,3,0 };

物体创建。

Fruit* fruit = new Fruit(1, 1);
Snake* snake = new Snake(0, 0, 3);
Stone* stone = new Stone(-3,-3);
Stone* stones[2] = { stone };

重定义窗口大小、触发事件。

resize(int w, int h);
keyEvents(unsigned char key, int x, int y);
mouseEvents(int button, int dir, int x, int y);

初始化GL。

void initGL(void) {
	glShadeModel(GL_SMOOTH);
	glEnable(GL_DEPTH_TEST);
	glLightfv(GL_LIGHT1, GL_AMBIENT, lightAmbient);
	glLightfv(GL_LIGHT1, GL_DIFFUSE, lightDiffuse);
	glLightfv(GL_LIGHT1, GL_POSITION, lightPosition);
	glEnable(GL_LIGHT1);
	glEnable(GL_LIGHTING);
	glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);
	glEnable(GL_TEXTURE_2D);
}

画游戏系统图。

draw(){
  Draw d;
	d.drawGrid();
	snake->draw();
	stone1->draw();
	fruit->draw();
}

main函数的流程如下：

初始化（包括创建窗口和显示模式）；
画游戏系统图；
事件收集和应答；
不断循环。

int main(int argc, char **argv) {
	srand(time(NULL));
	glutInit(&argc, argv);
	glutInitWindowPosition(-1, -1);
	glutInitWindowSize(800, 600);
	glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH | GLUT_DOUBLE);
	glutCreateWindow("Greedy Snake");

	initGL();
	Draw d;
	d.buildDLs();

	glutDisplayFunc(draw);
	glutIdleFunc(draw);
	glutReshapeFunc(resize);
	glutKeyboardFunc(keyEvents);
	glutSpecialFunc(specialKeys);
	glutMouseFunc(mouseEvents);

	glutMainLoop();

	return 1;
}

至此，我们贪吃蛇小游戏就实现完了。🎉

效果展示

游戏视频

由于文稿的限制，美好的游戏体验 🎮 无法展示出来，所以我将游戏的视频放到了 Youtube 油管上。

https://www.youtube.com/watch?v=QntNhYvB-5o —— 游戏节选 1
https://www.youtube.com/watch?v=UcTRJ33ivMs —— 游戏节选 2
https://www.youtube.com/watch?v=OrmnSZH6kkI —— 游戏节选 3
https://www.youtube.com/watch?v=cXnobgYxbBs —— 因食己而死
https://www.youtube.com/watch?v=3mbC-D8uZ5c —— 因撞壁而亡