游戏程序设计教学案例

吴志辉

文章编号：1672-5913(2009)06-0074-03

摘要：游戏编写是游戏程序设计教程中很重要的内容。本文介绍了一个完整的2D游戏—坦克大战的开发过程，对游戏素材编辑、地图编辑和游戏主程序的设计做作了完整介绍和代码实现，使学生能完全掌握并应用到实际其它游戏的开发过程中。

关键词：计算机游戏；程序设计；地图；游戏引擎

中图分类号：G642

文献标识码：B

1游戏程序设计教程中的关键一环

计算机游戏程序设计，在许多的大学本科的教学中，并未正式纳入教学内容。由于市场对游戏设计人员的需求较大，薪水又高，出现了专业的游戏程序设计培训班。但收费偏高。我院根据这种状况，在学生创新实验室和第二课堂培训班，开设了游戏程序设计项目。

其中最重要的一环就是完成一个完整的游戏开发设计。我们精心挑选项目，选择了既有一定代表性、又有娱乐性、也带有一些人工智能的中小游戏——坦克大战。也使学生感受到了面向对象编程的强大功能，所学知识得到了真正的应用。

2相关知识学习

编写游戏程序，技术上需要具备两个条件。首先需要一个多媒体驱动开发包，如微软的DirectX；图像、动画、声音的快速、实时响应，是游戏逼真的前提条件。我们选择了日本的Hiroyuki Hori编写的免费开发包DelphiX，它较好的封装了微软的DirectX。里面有些错误，我们已经更正。其次，需要一个游戏引擎。游戏角色的碰撞是技术上较难的，对角色的生死管理也很重要。好的游戏引擎必须能快速高效的解决这些问题。DelphiX包中有一个简单的游戏引擎，我们稍加改造，足够我们编写简单的二维游戏程序。对这些知识加以介绍后，就可以进入正式的开发设计阶段。

3坦克大战游戏功能简介

(1) 关卡地图为三层地图，比较形象，可设计多样的地图式样。有专门的地图编辑器MapEdit.exe。

(2) 游戏有低、中、高三级。难度随时可调。

每关20辆基本敌方坦克。每过一关，敌方增加1(低)、2(中)或3(高)辆坦克。难度加大时，敌我双方的坦克速度、炮弹威力、炮弹速度、坦克生命力都有所增加。

(3) 每关地图有一个敌方Boss,它能爬山涉水，并自动朝我方推进，炮弹也朝我方射击。

(4) 宝物有16种，持续时间约15秒。如没有被敌我坦克拣到，自动爆炸消失：

散弹1：一次只能发一发炮弹；

散弹3：一次能发三发炮弹；

散弹5：一次能发射5颗炮弹；

增加子弹速度：一次加50；

减少子弹速度：一次减50；

增加炮弹威力：一次加50；

炮弹的半径大小有8、16、24三种。炮弹半径越大，越容易打中物体或坦克；

增加坦克生命力：一次加100；

坦克隐形宝物：坦克不可见，炮弹无法打中它；

坦克无敌模式：带防护罩，炮弹打中不“掉血”；只有20秒保护期；

定时器：对方坦克不能动弹和发射；

爬山涉水：坦克能过河上山。该特性只在本关有效；

呼唤飞机帮助：拣宝方大批飞机出现，并且狂轰烂炸，对方难逃厄运；

脑黄金：只对敌方有效。被我方炮弹打中后，自动掉头向我方移动并射击。

每关的第十分钟，大批敌方帮助飞机呼啸而来，请你在此之前消灭敌人，否则大难临头。逃过此劫，坚持到第15分钟，我方飞机呼啸而来......

(5) 每过一关，我方生命力增加200。

(6) 关卡地图文件名为Map???.map,最多999关。地图文件名编号为001～999，中途不能断号，否则，会从头开始玩起。

(7) 操作：

F1:帮助；F11音乐；F12：炮声；F3：暂停/继续；鼠标右键：游戏难度选择。

玩家一： 玩家二：暂无

空格：开炮, ←↑↓→移动方向

4素材库程序编写

在2D平面游戏中，地图画面由小块图片拼写出来。游戏角色也一样，动画效果只不过是不断改变图形罢了。所以第一个任务就是要建立地图素材库。对每种地形设置它的图片、生命力、是否阻碍坦克或炮弹通过等。图1是图库编辑器TileEdit.exe的一个运行界面。

为方便管理，我们分类建立地形，如云层、土地、房屋、树林等等。每类含有多个不同形状的地藐对象TTiles；如“水域”类，可以包含“海洋”、“湖泊”等。而每个地藐可以由数量不等的小图片组合而成。最小的小图片单元就是TTile对象(以后简称贴图)。这两个对象我们用Object Pascal语言(Delphi)实现。 素材管理程序代码2900多行(自编源代码)。

图库(素材库)编辑器是游戏程序开发的第一步，许多商业游戏并不提供图库编辑器。使玩家感到有所失望。提供图库编辑器无疑增加了游戏的吸引力，因为玩家可以重新设计整个游戏，也许坦克大战变成了潜艇大战。

5游戏地图编辑程序编写

一些商业游戏提供了地图编辑器，如“星际争霸”、“英雄无敌”等。图2是教程中设计的三层地图编辑器运行界面。

地图设计是决定游戏可玩性的重要因素之一。当今2D游戏，普遍采用多层地图，这样可以产生比较逼真的画面。游戏程序显示画面时，首先显示最低层的图层，再依次显示高层画面；这样就有立体感了。

地图由层(TLayer)组成，每层地图又由许多基本的单元格(TCell)组成，单元格的图像来源于素材库。首先要完成这两个基本对象的编写。最后编写地图编辑程序，它实现地图数据的载入、显示、修改、保存等基本功能。总代码约3400多行。

6游戏主程序编写

准备工作一切就序！开始编写游戏主程序。设计的思路是：先把游戏关卡对应地图装入画面，再按游戏规则产生敌我双方坦克。敌方坦克随机移动和发射炮弹，除非它吃了“脑黄金”。我方坦克受玩家控制运动方向和发射炮弹。运动速度和发射炮弹的数量受游戏参数限制。当我方坦克全部死亡，游戏结束。敌方每隔一定时间产生新坦克，直到规定的坦克数量。敌方坦克全部被消灭后，游戏结束，进入下一关。

学生难以理解的是，这么许多的游戏角色(也称“精灵”)，程序如何管理它们，而这些精灵在不断的产生、不断地碰撞、不断地消亡。所以，必须有一个统一的管理机制。必须建立一个最基本的“精灵”类TSprite。该对象是系统中的一个核心类。看它的定义：

TSpriteEngine = class; //==预先声明“精灵引擎”类

TSprite = class

private

FEngine: TSpriteEngine; //==被“精灵引擎”管理

FParent: TSprite; //==用来判断其父类(产生者：如坦克死 亡，对应子弹也消失)

FList: TList; //==角色列表(被精灵引擎管理：保存的 是地址！)

FDeaded: Boolean; //== 是否死亡

FDrawList: TList; //== 需要绘制的角色列表

FCollisioned: Boolean; //== 是否需要碰撞检测

FMoved: Boolean; //== 能否移动

FVisible: Boolean; //== 是否可见

FX: Double; //== 平面坐标位置

FY: Double;

FZ: Integer; //==深度坐标，越小越在低层

FWidth: Integer; //==角色尺寸：宽和高

FHeight: Integer;

procedure Add(Sprite: TSprite); //==增加角色到列表FList中

procedure Remove(Sprite: TSprite); //==移走角色

procedure AddDrawList(Sprite: TSprite); //==增加角色到绘制角色列 表FDrawList中

procedure Collision2; //==碰撞检测

procedure Draw; //==绘制角色

function GetClientRect: TRect; //==得到角色大小

function GetCount: Integer; //==角色列表中角色数量

function GetItem(Index: Integer): TSprite; //==用索引取得角色

function GetWorldX: Double; //==获取角色在地图世界中的位置

function GetWorldY: Double;

procedure SetZ(Value: Integer); //==设置角色在地图层中的“深度”

protected

//==注意：所有virtual方法必须在子类中实现==//

procedure DoCollision(Sprite: TSprite; var Done: Boolean); virtual;

//==碰撞事件处理

procedure DoDraw; virtual; //==显示事件处理

procedure DoMove(MoveCount: Integer); virtual;//==移动事件处理

functionGetBoundsRect: TRect; virtual;

functionTestCollision(Sprite: TSprite): Boolean; virtual;

//==碰撞测试

public//==公布方法

constructor Create(AParent: TSprite); virtual;

destructor Destroy; override;

procedure Clear; //== 释放列表资源

function Collision: Integer; //==获取发生的碰撞次数

procedure Dead; //==死亡登记

procedure Move(MoveCount: Integer); //==移动所有角色

function GetSpriteAt(X, Y: Integer): TSprite; //==取得某位置处的 角色

property Death:Boolean Read FDeaded;//== 我们自己新发布的数 据，方便编程判断

end;

Tsprite实现了角色的移动和碰撞检测，并指定被哪个引擎管理。游戏中所有的角色都是从TSprite类继承下来的！ 游戏中共有13个类，要一一实现，不要怕麻烦。它们是：

TTank = class(TImageSprite) //==坦克基类，TimageSprite继承自Tsprite

TEnemyBoss = class(TTank) //===敌方BOSS==//

TEnemyTank = class(TTank) //===敌方坦克

TMyTank = class(TTank) //===我方坦克

THelpPlane = class(TTank)//===支援飞机==//

TExplosion = class(TImageSprite) //===爆炸==//

TExplosionBig = class(TImageSprite) //===大爆炸==//

TExplosionRed = class(TImageSprite) //===红色爆炸==//

TGemSprite = class(TImageSprite) //===宝物对象===//

TScrollBackground = class(TBackgroundSprite) //背景1

TScrollBackground2 = class(TBackgroundSprite) //背景2

TTerrSprite = class(TImageSprite) //===地图对象===//

TBullet = class(TImageSprite) //子弹基类

还有一个非常重要的对象就是精灵引擎TspriteEngine；看它的功能定义：

TSpriteEngine = class(TSprite) //==注意：从Tsprite继承！

private

FAllCount: Integer; //==角色数量

FCollisionCount: Integer; //==碰撞次数

FCollisionDone: Boolean; //==碰撞检测完毕标志

FCollisionRect: TRect; //==碰撞区域

FCollisionSprite: TSprite; //==碰撞角色

FDeadList: TList; //==死亡角色列表

FDrawCount: Integer; //==绘制角色列表

FSurface: TDirectDrawSurface; //==绘制表面

FSurfaceRect: TRect;

procedure SetSurface(Value: TDirectDrawSurface);

public

constructor Create(AParent: TSprite); override;

destructor Destroy; override;

procedure Dead;

procedure Draw;

property AllCount: Integer read FAllCount;

property DrawCount: Integer read FDrawCount;

property Surface: TDirectDrawSurface read FSurface write SetSurface;

property SurfaceRect: TRect read FSurfaceRect;

end;

TSpriteEngine很简单，主要提供了一个死亡管理。角色死亡后，把自己加入到TspriteEngine的死亡列表即可；游戏程序中，必须不断调用TspriteEngine的Dead方法来释放死亡角色占用的资源。

Tsprite的子类根据游戏规则，都增加了一些功能。真正有意思的代码在炮弹类Tbullet的碰撞处理代码中。坦克得分、生命力变化都在代码中处理。

准备就绪，剩下的任务就是编写主控制程序了：根据当前关卡，装入相应地图(产生地图精灵)，并建立敌我双方的坦克；由游戏定时器驱动游戏运行；由游戏“精灵引擎”驱动角色运动和死亡管理。整个主程序约5200多行。

整个系统除出部分公用代码，大约有1万多行自编源代码，比较适合培训设计。当学生弄清原理后，就完全可以随心所欲的修改程序，感到非常满足和自信。

参考文献：

[1] 陈宽达. Delphi深度历险[M]. 北京:科学出版社,2001.7.

[2] 耿卫东,陈为. 计算机游戏程序设计[M]. 北京:电子工业出版社,2005-3.