重庆邮电大学 Linux操作系统内核原理与设计期末论文

期末课程作业课程名称：操作系统内核与设计原理作业题目： Linux平台下基于C的贪吃蛇游戏开发学院：软件工程学院专业：软件工程姓名：学号：2015年06 月24日一、选题意义随着经济的快速发展，人们生活的步调日益加快，计算机的地位在人们的生活中已日益突出，基于各种操作系统的娱乐游戏也越来越多、越来越大众化，成为人们生活中必不可少的一部分。

在当前环境下，Linux挟其价格低廉、品质良好与稳定的竞争优势，正无形无影地吸引众多以PC为主工作平台上的人们。

因此基于Linux的休闲小游戏也应运而生，贪食蛇就是其中一种。

基于Linux平台下的贪食蛇游戏采用Linux下的C语言，简单易行，操作方便，娱乐性较强，吸引了很多玩家。

这一款游戏紧紧地抓住了人们的心理，虽然简单，却起乐无穷。

贪食蛇游戏操作简单方便，老少皆宜，是一款不错的小游戏, 该游戏给人们带来了追逐的快感，以及成功后的满足感，对于一直处于高压下的现代人是很好的放松工具。

二、主要工作内容通过对贪吃蛇游戏算法的研究，实现了贪吃蛇基本游戏功能。

该游戏可以让用户进行简单、刺激的娱乐活动，玩家可以通过键盘的上下左右按键，控制贪吃蛇的移动方向，完成吃食物的任务。

此外，在用户有事情要中断游戏的时候，可以按空格键暂停游戏，并存档，等待下一次游戏，用户还可以对自己游戏的得分排名进行查看，增加了游戏的趣味性。

主要工作内容有：1）通过随机函数产生随机数，控制游戏过程食物的出现：2）定义键盘操作，控制游戏过程蛇的移动方向：3）画出边界，并判断游戏是否结束：4）统计游戏过程中蛇吃的食物数量，计算并输出游戏成绩。

三、技术路线（或解决问题思路）贪吃蛇游戏的设计，第一步想到的当然是画出贪吃蛇，从而可以想到定义一个“蛇”的结构体的类型，这个结构体中包括：蛇的坐标，蛇的长度，蛇运动的方向，蛇的生命。

而蛇的运动可以通过两种结构来实现：数组和链表，我使用了数组来实现。

蛇的运动方向可以通过选择结构来实现控制蛇的运动方向。

蛇已经构造出来了，第二步要构造的当然是蛇要吃的食物了。

和构造蛇一样，我们同样可以通过结构体来构造食物。

这个食物的结构体中包括：食物的坐标和食物是否生成。

而食物的出现又是随机的（但是不能与蛇头与蛇身体重合），所以我们可以通过调用随机生成函数来实现这一功能。

而游戏最重要的部分就是：怎样驱动蛇的运动？我们首先可通move_snack 函数，来接收是否有键盘输入蛇运动的方向。

在没有键盘输入的情况下，蛇的运动就要通过将画蛇的数组不停地进行交换来实现的。

蛇在吃完了食物之后身体的增加是通过增加数组的长度来实现的。

在玩家游戏过程中，要进行存档和读档，用Fopen和Fwrite函数对game_data数据进行读写操作。

最后要实现的就是在玩游戏过程中的分数的增加。

当贪吃蛇吃了一个食物之后，分数就增加10，累计的分数在游戏结束后存入排行榜，并取前十位显示出来。

四、总体功能（或模块）设计游戏主要功能有：（1）进入菜单项选择要进行的项目：开始游戏，读取存档，查看排名，结束游戏；（2）用上下左右控制游戏区域内蛇的运动方向，使蛇吃到食物，并让身体变长；（3）用户可以对正在进行的游戏进行存档（按空格键存档），并可以从开始菜单中，读档继续进行游戏；（4）用户可以查看排名前十的游戏得分；（5）用户可以自行退出游戏。

游戏的模块主要有：初始化模块，画图模块，控制模块，设置模块，具体模块如下图1。

图1 游戏模块图五、详细设计（流程图）1.进入游戏：用户进入游戏查看游戏选项，选择自己要进行的项目：开始游戏，读取存档，查看得分，结束游戏。

图2 进行游戏界面流程图2.开始游戏：用户进入游戏界面，出现墙体、蛇和食物，用户通过上下左右按键控制蛇的运动方向，当蛇吃到食物时候，蛇身体变长，然后食物重新随机出现，直到蛇碰到自己的身体或者墙体的时候游戏结束。

图3 游戏流程图3.游戏存档：在用户玩游戏过程中可以进行存档操作。

当用户想执行存档操作时，只要按下空格键就可以暂停游戏，将当前界面的游戏保存，或者再按一次空格键，恢复游戏。

图4 游戏存档图流程图4.读取存档：进入菜单界面，选择读取存档。

用户根据存档进入游戏，继续游戏。

图5 读取存档流程图5.查看排名：进入菜单界面，选择排行榜，查看排行情况。

图6 查看排名流程图六、代码（必须有注释）代码构成如下图：图7 代码截图6.1 Snack.c 的代码#include "sys.h"#include "vt.h"#include "snack.h"#include "sys.c"#inclue "vt.c"int main(void){int quit = 0;while(!quit){system("stty -echo -icanon"); //取消回显和缓存；hide_cur(); //隐藏光标；clr_scrn(); //清屏；game_box(); //画边框；goto_xy(6,33); //移动光标位置；putstr(31,1," HAVE FUN SNACK"); //输出字符串；goto_xy(8,33);putstr(31,1," 1. 新游戏");goto_xy(9,33);putstr(31,1," 2. 读取存档");goto_xy(10,33);putstr(31,1," 3. 排行榜");goto_xy(11,33);putstr(31,1," 4. 退出游戏");fflush(stdout);int back = 0;while(!back){int ret;char key = '0';int i;key = get_key(); //获取按键switch(key){case 49: // 1 选项game_init_game(); // 初始化游戏环境game_init_data(); // 初始化游戏数据game_key(); // 调用游戏按键函数back = 1; // 退出标志break;case 50: // 2 选项ret = load_data(); // 加载游戏存档goto_xy(7,62);if(ret == 0)putstr(8,5," load_success!");game_init_game();game_key();back = 1;break;case 51: //3 选项排行榜clr_scrn();goto_xy(1,33);putstr(31,1," num. GRADE");for(i = 1; i < 11; i++){goto_xy(i * 2,33);printf("\033[%d;%dm %d.%d\033[0m",31,1,i, g.max_grade[i - 1]);}getchar();back = 1;break;case 52: // 4 选项退出游戏quit = 1;back = 1;break;default:;}}}game_end(); // 游戏结束函数return 0;}void game_init_game(void) // 初始化游戏环境{srand(time(NULL)); // 设置随机数种子signal(SIGALRM,func_hander); // 注册定时信号game_timer(400); // 设置定时时间system("stty -echo -icanon"); // 取消回显和缓存hide_cur(); // 隐藏光标}void game_init_data(void){g.count = 2; //初始化蛇的节数g.head.x = 10; //初始化蛇头位置g.head.y = 20;g.body[0].x = 10; //初始化蛇身位置g.body[0].y = 19;g.body[1].x = 10;g.body[1].y = 18;g.body[2].x = 10;g.body[2].y = 17;//g.dir.x = 0;//g.dir.y = 1;g.fkey = 'r'; //方向标志位g.dir.f = RIGHT; //初始化蛇的行动方向g.level = 0; //初始化等级g.speed = 401; //初始化速度即定时器刷新时间g.grade = 0; //初始化分数game_food(); //随机食物位置}int game_end(void) //退出游戏函数{goto_xy(ROW + 3,1);system("stty echo icanon"); //设置回回显和缓存show_cur(); //显示光标exit(0); //退出函数}int game_key(void) //游戏按键控制函数{int quit = 0;int flag = 1;int ret;while(!quit){char key;key = get_key();switch(key){case SPACE: //按space 暂停并存档即关闭定时器if(flag){game_timer(0);ret = save_data();goto_xy(8,5);if(ret == 0)printf("save success!\n");}else // 再按space 取消暂停即开启定时器{game_timer(g.speed);}flag = !flag;break;case ESC: // esc 退出游戏按键game_grade_cmp();game_timer(0);quit = 1;break;case UP: // 向上g.dir.f = UP;break;case DOWN: //向下g.dir.f = DOWN;break;case RIGHT: //向左g.dir.f = RIGHT;break;case LEFT: //向右g.dir.f = LEFT;break;default:break;}}return 0;}void game_box() //画边框函数{clr_scrn();draw_box(1,20,ROW,COL,44,34,'#');}void game_snack(void) // 画蛇函数{int i;draw_rect(g.head.x,g.head.y + 20 ,1,1,43,33,'x');for(i = 0; i <= g.count - 1; i++){draw_rect(g.body[i].x,g.body[i].y + 20,1,1,3,32,'@');}}void move_snack(void) //移动蛇函数{int i;if(g.head.x <= 1 || g.head.x >= ROW + 1 || g.head.y <= 0 || g.head.y >= COL)//蛇头撞墙游戏结束{life_end();game_end();}for(i = 0;i < g.count;i++){if(g.head.x == g.body[i].x && g.head.y == g.body[i].y) //蛇撞到身体游戏结束{life_end();game_end();}}if(g.head.x == g.food.x && g.head.y == g.food.y) //蛇头撞到食物{game_food();g.count++; //节数加一g.grade += 10; //分数加十g.level = g.grade / 50; //五十分等级加一g.speed = 401 - g.level * 20; //一级减20 msgame_timer(g.speed); //重新设置定时时间改变速度}for(i = g.count - 1; i > 0; i--){g.body[i].x = g.body[i - 1].x; // 身体自动移动g.body[i].y = g.body[i - 1].y;}g.body[0].x = g.head.x;g.body[0].y = g.head.y;switch(g.dir.f) //根据按键控制蛇头移动方向{case UP:if(g.fkey != 'd') // g.fkey 防止蛇头往回走{g.head.x -= 1;g.fkey = 'u';}else{g.head.x += 1;}case DOWN:if(g.fkey != 'u'){g.head.x += 1;g.fkey = 'd';}else{g.head.x -= 1;}break;case RIGHT:if(g.fkey != 'l'){g.head.y += 1;g.fkey = 'r';}else{g.head.y -= 1;}break;case LEFT:if(g.fkey != 'r'){g.head.y -= 1;g.fkey = 'l';}else{g.head.y += 1;}default:break;}}void game_food(void) //随机食物位置的函数{int i;int flag = 0;while(1){g.food.x = (rand() % (ROW - 2)) + 2;g.food.y = (rand() % (COL - 2)) + 2;if(g.food.x != g.head.x && g.food.y != g.head.y) //食物不与蛇头重合for(i = 0;i < g.count;i++) //食物不与身体重合{if(g.food.x != g.body[i].x && g.food.y != g.body[i].y )flag = 1;}if(flag){break;}continue;}}void func_hander(int sig) //定时器时间到调用此函数刷新屏幕{game_box();draw_rect(g.food.x, g.food.y + 20, 1, 1, 46,36,'#' );move_snack();game_snack();goto_xy(5,5);printf("分数：%d",g.grade);goto_xy(6,5);printf("等级：%d",g.level);goto_xy(7,5);printf("最高分：%d",g.max_grade[0]);fflush(stdout);}int save_data(void) //存档函数{FILE * fp = NULL;fp = fopen("game_data","w");fwrite(&g,sizeof(game_t),1,fp);fclose(fp);return (0);}int load_data(void) //读档函数{FILE * fp = NULL;fp = fopen("game_data","r");fread(&g,sizeof(game_t),1,fp);fclose(fp);return 0;}void game_grade_cmp(void) //改变排行函数{int i, j;for(i = 0; i < 10; i++){if(g.grade > g.max_grade[i]){for(j = 9;j > i;j--){g.max_grade[j] = g.max_grade[j - 1];}g.max_grade[i] = g.grade;break;}}}int life_end(void) //生命结束函数{game_timer(0);goto_xy(10,31);putstr(33,1," GAME OVER!");goto_xy(11,31);printf("\033[33m GRADE: %d\033[0m\n",g.grade);game_grade_cmp();getchar();return 0;}6.2 sys.c代码#include"sys.h"// 定时器函数tim_ms 设置的定时毫秒数void game_timer(int tim_ms){struct itimerval time;time.it__sec = tim_ms / 1000;time.it__usec = tim_ms % 1000 * 1000;time.it__sec = tim_ms / 1000;time.it__usec = tim_ms % 1000 * 1000;setitimer(ITIMER_REAL,&time,NULL);}// 按键函数char get_key(void){int n;char buf[3];n = read(0,buf,sizeof(buf));if(3 == n && buf[0] == 27 && buf[1] == 91){return buf[2];}else if(1 == n){return buf[0];}return 0;}6.3 vt.c 代码#include<stdio.h>// 设置光标位置void goto_xy(int x, int y){printf("\033[%d;%dH",x,y);}// 打印前景色为fcolor 背景色为bcolor 的字符chvoid putch(int fcolor, int bcolor, char ch){printf("\033[%dm\033[%dm%c\033[0m",fcolor,bcolor,ch);}// 打印前景色为fcolor 背景色为bcolor 的字符串strvoid putstr(int fcolor, int bcolor, const char *str){printf("\033[%dm\033[%dm%s\033[0m",fcolor,bcolor,str); }// 清屏void clr_scrn(void){printf("\033[2J");}// 隐藏光标void hide_cur(void){printf("\033[?25l");}//显示光标void show_cur(void){printf("\033[?25h");}//保存光标void store_cur(void){printf("\033[s");}//加载光标void load_cur(void){printf("\033[u");}//画一个盒子void draw_box(int x, int y, int row, int col, int fcolor,int bcolor, char ch){ int i, j;for(i = 0;i <= row; i++)for(j = 0; j <= col; j++){if(i == 0 || i == row|| j == 0 || j == col)printf("\033[%d;%dH\033[%d;%dm%c\033[0m\n",i + x,j + y,fcolor,bcolor,ch);elseprintf("\033[%d;%dH%c",i + x,j + y,' ');}}//画一个方块void draw_re ct(int x, int y, int row, int col, int fcolor,int bcolor, char ch){int i, j;for(i = 0; i < row; i++)for(j = 0; j < col; j++){printf("\033[%d;%dH\033[%d;%dm%c\033[0m\n",i + x,j + y,fcolor,bcolor,ch);}}七、编译过程及编译结果（最好有截图）图8 编译截图图9 运行截图八、运行或测试结果（要求有截图）1.开始菜单界面图10 开始菜单界面2游戏运行界面图11 游戏运行界面（显示蛇和食物）3.存档界面图12 存档界面（显示Save success！）4.查看排行榜界面图13 排行榜界面（只玩了四次的截图）5.游戏结束界面图14 游戏结束界面九、参考文献[1]吴岳编著,LINUX C程序设计大全[M].清华大学出版社，2009.[2]Robert, L. Linux内核设计与实现 [M]. 北京：机械工业出版社，2011.[3]孟庆昌编著,操作系统教程 - Linux实例分析[M].西安电子科技大学出版社，2004.[4]孙种秀编著,操作系统教程（第四版）[M].高等教育出版社，2008.[5]谭浩强,C程序设计(第三版)[M].清华大学出版社，2005.[6]严蔚敏,吴伟明编著,数据结构（C语言版）[M].清华大学出版社，2007.[7]浦滨编著,C游戏编程从入门到精通（第二版）[M].科学出版社，2006.十、工作小结由于本科阶段没有接触过有关内核的知识，对于Linux的相关知识储备还很欠缺，因此本游戏设计还存在着许多的不足，例如：游戏界面还不美观，游戏的丰富性还不够。