#（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： ~~~ ////////// 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： ~~~ 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： ~~~ 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： ~~~ 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： [](http://files.devbean.net/images/2012/12/snake_1.png) 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： 1. 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。 2. 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。 3. `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： ~~~ 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 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： ~~~ 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。