【C++\Qt项目实战】俄罗斯方块

1 项目简介

本项目灵感来自经典的俄罗斯方块游戏（Tetris），该游戏由Alexey Pajitnov于1984年开辟。俄罗斯方块以其简单而富有挑衅性的游戏机制广受欢迎，成为了许多平台上的经典游戏。随着现代开辟工具的进步，利用Qt框架重新实现这一经典游戏不仅是对经典的致敬，也是对个人编程技能的一次提升。
《俄罗斯方块》的根本规则是移动、旋转和摆放游戏主动输出的各种方块，使之排列成完备的一行或多行并且消除得分。
a.按方向键的左右键可实现方块的左右移动；
b. 按方向键的下键可实现方块的加速下落；
c.按方向键的上键可实现方块的变形。
2 效果展示

3 代码实现

3.1 框架

3.2 UI界面

3.3 核心代码

3.3.1 TetrisGameWindow.h

1. #ifndef TETRISGAMEWINDOW_H
2. #define TETRISGAMEWINDOW_H
4. #include <QWidget>
5. #include <QPoint>
6. #include "core/Subject.h"
8. namespace Ui {
9. class TetrisGameWindow;
10. }
11. class QTimer;
13. namespace restonce {
14. class TetrisGame;
15. }
17. class TetrisGameWindow
18.         : public QWidget, public restonce::Observer
19. {
20.     Q_OBJECT
22. public:
23.     explicit TetrisGameWindow(QWidget *parent = 0);
24.     ~TetrisGameWindow();
25. protected:
26.     void paintEvent(QPaintEvent *) override final;
27.     void keyPressEvent(QKeyEvent *) override final;
28.     virtual void onSubjectChanged() override final;
29. private slots:
30.     void on_pushButton_clicked();
31.     void slot_timeout();
32. private:
33.     Ui::TetrisGameWindow *ui;
34.     restonce::TetrisGame *m_game;
35.     int m_boxSize = 24;
36.     QPoint m_basePosition = QPoint(10, 10);
37.     QPoint m_baseNextPosition = QPoint(200, 240);
38.     QTimer *m_timer;
39. };
41. #endif // TETRISGAMEWINDOW_H

复制代码

3.3.2 TetrisGameWindow.cpp

1. #include "TetrisGameWindow.h"
2. #include "ui_TetrisGameWindow.h"
3. #include "core/TetrisGame.h"
4. #include "core/RandomBox.h"
5. #include <QPainter>
6. #include <QTimer>
7. #include <QKeyEvent>
9. TetrisGameWindow::TetrisGameWindow(QWidget *parent) :
10.     QWidget(parent),
11.     ui(new Ui::TetrisGameWindow)
12. {
13.     ui->setupUi(this);
14.     m_game = new restonce::TetrisGame;
15.     m_timer = new QTimer(this);
16.     connect(m_timer, SIGNAL(timeout()),
17.              this, SLOT(slot_timeout()));
18.     this->setFixedSize(this->size());
19.     m_game->attachObserver(this);
20. }
22. void TetrisGameWindow::slot_timeout()
23. {
24.     m_game->timeout();
25. }
27. TetrisGameWindow::~TetrisGameWindow()
28. {
29.     delete ui;
30.     delete m_game;
31. }
33. void TetrisGameWindow::on_pushButton_clicked()
34. {
35.     m_timer->start(1000);
36.     m_game->start();
37. }
39. void TetrisGameWindow::paintEvent(QPaintEvent *)
40. {
41.     switch(m_game->getGameStatus())
42.     {
43.     case restonce::TetrisGame::GameStatus::runing:
44.         ui->label->setText("正在游戏");
45.         ui->pushButton->setEnabled(false);
46.         break;
47.     case restonce::TetrisGame::GameStatus::stop:
48.         ui->label->setText("游戏结束");
49.         ui->pushButton->setEnabled(true);
50.         break;
51.     case restonce::TetrisGame::GameStatus::undo:
52.         ui->label->clear();
53.         ui->pushButton->setEnabled(true);
54.         break;
55.     }
56.     QPainter painter(this);
57.     QPoint p2(m_basePosition.x()+ m_boxSize*restonce::TetrisGame::ROW+1,
58.                m_basePosition.y() -1);
59.     QPoint p3(m_basePosition.x()-1,
60.                m_basePosition.y() +m_boxSize*restonce::TetrisGame::LINE+1);
61.     QPoint p4(m_basePosition.x() + m_boxSize*restonce::TetrisGame::ROW+1,
62.                 m_basePosition.y() + m_boxSize*restonce::TetrisGame::LINE+1);
63.     QPoint p1(m_basePosition.x()-1, m_basePosition.y()-1);
65.     painter.drawLine(p1, p2);
66.     painter.drawLine(p2, p4);
67.     painter.drawLine(p4, p3);
68.     painter.drawLine(p1, p3);
70.     for(int l=0; l<restonce::TetrisGame::LINE; ++l) {
71.         for(int r=0; r<restonce::TetrisGame::ROW; ++r) {
72.             QPoint p(m_basePosition.x() + r*m_boxSize,
73.                      m_basePosition.y() + l*m_boxSize);
75.             int color = 0;
77.             if(m_game->exists(l, r))
78.             {
79.                 color = m_game->color(l, r);
80.             }
81.             else if(m_game->getActiveBox() && m_game->getActiveBox()->inBody(l, r))
82.             {
83.                 color = m_game->getActiveBox()->color();
84.             }
86.             if(color <= 0)
87.                 continue;
89.             QString imgpath = QString::asprintf(":/boxes/images/box%d.jpg", color);
91.             painter.drawImage(p, QImage(imgpath));
93.         }
94.     }
95.     std::shared_ptr<restonce::RandomBox> nextBox = m_game->getNextBox();
96.     if(nextBox) {
97.         QString imgpath = QString::asprintf(":/boxes/images/box%d.jpg", nextBox->color());
99.         for(restonce::Point const& p : nextBox->getMyBoxes()) {
101.             painter.drawImage(QPoint(m_baseNextPosition.x() +m_boxSize*p.row(),
102.                                       m_baseNextPosition.y() + m_boxSize*p.line()),
103.                                QImage(imgpath));
104.         }
105.     }
106. }
108. void TetrisGameWindow::keyPressEvent(QKeyEvent *e)
109. {
110.     switch(e->key())
111.     {
112.     case Qt::Key_Down:
113.         m_game->down();
114.         break;
115.     case Qt::Key_Left:
116.         m_game->left();
117.         break;
118.     case Qt::Key_Right:
119.         m_game->right();
120.         break;
121.     case Qt::Key_Up:
122.         m_game->transform();
123.         break;
124.     }
125. }
127. void TetrisGameWindow::onSubjectChanged()
128. {
129.     repaint();
130. }

复制代码

3.3.3 Subject.h

1. #ifndef RESTONCE_SUBJECT_H
2. #define RESTONCE_SUBJECT_H
4. #include <set>
6. namespace restonce {
8. class Observer
9. {
10. protected:
11.     Observer() = default;
12.     virtual ~Observer() = default;
13. public:
14.     virtual void onSubjectChanged() = 0;
15. };
17. class Subject
18. {
19. public :
20.     void attachObserver(Observer *o);
21. protected:
22.     Subject() = default;
23.     virtual ~Subject() = default;
24.     void notifyObservers() ;
25. private:
26.     std::set<Observer *> m_observers;
27. };
29. } // namespace restonce
31. #endif // RESTONCE_SUBJECT_H

复制代码

3.3.4 Subject.cpp

1. #include "core/Subject.h"
3. namespace restonce {
5. void Subject::attachObserver(Observer *o)
6. {
7.     m_observers.insert(o);
8. }
10. void Subject::notifyObservers()
11. {
12.     for(Observer *o : m_observers)
13.     {
14.         o->onSubjectChanged();
15.     }
16. }
18. } // namespace restonce

复制代码

3.3.5 TetrisGame.h

1. #ifndef RESTONCE_TETRISGAME_H
2. #define RESTONCE_TETRISGAME_H
4. #include <memory>
5. #include <random>
6. #include "Subject.h"
8. namespace restonce {
10. class RandomBox;
12. class TetrisGame
13.         : public Subject
14. {
15. public:
16.     enum class GameStatus {
17.         undo, runing, stop
18.     };
19.     enum class WinStatus {
20.         win, lose
21.     };
22.     enum {
23.         ROW = 10,
24.         LINE = 18
25.     };
26.     TetrisGame();
27.     // 用户通过gui可以对游戏进行的操作
28.     void start();
29.     void timeout();
30.     void transform();
31.     void down();
32.     void left();
33.     void right();
34.     void stop();
35.     // gui更新时会用以下函数读取游戏状态
36.     GameStatus getGameStatus() const;
37.     WinStatus getWinStatus() const;
38.     // 是否存在方块,如果越界会抛出异常
39.     bool exists(int line, int row) const;
40.     int color(int line, int row) const;
41.     std::shared_ptr<RandomBox> getActiveBox() const;
42.     // 下一个Box
43.     std::shared_ptr<RandomBox> getNextBox() const;
44.     // 某位置是否越界
45.     bool valid(int line, int row) const;
46.     // 填充某个位置
47.     void set(int line, int row, int color);
48. private:
49.     void init();
51. private:
52.     GameStatus m_gameStatus;
53.     WinStatus m_winStatus;
54.     bool m_map[LINE][ROW] ;
55.     int  m_colorMap[LINE][ROW] ;
56.     std::shared_ptr<RandomBox> m_activebox, m_nextBox;
57.     std::mt19937 m_rd;
58. };
60. } // namespace restonce
62. #endif // RESTONCE_TETRISGAME_H

复制代码

3.3.6 TetrisGame.cpp

1. #include "TetrisGame.h"
2. #include "RandomBox.h"
3. #include <time.h>
5. namespace restonce {
7. TetrisGame::TetrisGame()
8. {
9.     m_gameStatus = GameStatus::undo;
10.     m_winStatus = WinStatus::lose;
11.     m_rd.seed(time(NULL));
12.     for(int l=0; l<LINE; ++l) {
13.         for(int r=0; r<ROW; ++r) {
14.             m_map[l][r] = false;
15.         }
16.     }
17. }
19. void TetrisGame::init()
20. {
21.     for(int l=0; l<LINE; ++l) {
22.         for(int r=0; r<ROW; ++r) {
23.             m_map[l][r] = false;
24.             m_colorMap[l][r] = 0;
25.         }
26.     }
27.     m_gameStatus = GameStatus::undo;
28.     m_winStatus = WinStatus::lose;
29.     m_activebox = std::make_shared<RandomBox>(*this, m_rd);
30.     m_nextBox = std::make_shared<RandomBox>(*this, m_rd);
31. }
33. void TetrisGame::start()
34. {
35.     if(m_gameStatus == GameStatus::runing) {
36.         throw std::logic_error("Game is runing !");
37.     }
38.     init();
39.     m_gameStatus = GameStatus::runing;
40.     notifyObservers();
41. }
43. void TetrisGame::timeout()
44. {
45.     if(m_gameStatus != GameStatus::runing) {
46.         return  ;
47.     }
48.     if(!m_activebox->down()) {
49.         // 此处准备消行
50.         for(int line=LINE-1; line>=0; --line) {
51.             bool isFull = true;
52.             for(int row=0; row<ROW; ++row) {
53.                 if(!this->exists(line, row)) {
54.                     isFull = false;
55.                     break;
56.                 }
57.             }
58.             if(isFull) {
59.                 for(int l=line; l>=0; --l) {
60.                     for(int r=0; r<ROW; ++r) {
61.                         if(l ==0) {
62.                             m_map[l][r] = false;
63.                         } else {
64.                             m_map[l][r] = m_map[l-1][r];
65.                         }
66.                     }
67.                 }
68.                 ++ line;
69.             }
70.         }
71.         //
72.         m_activebox =m_nextBox;
73.         m_nextBox=std::make_shared<RandomBox>(*this, m_rd);
74.         if(!m_activebox->valid()) {
75.             // 新产生的方块不合法，说明你已经输了
76.             m_gameStatus = GameStatus::stop;
77.             m_winStatus = WinStatus::lose;
78.         }
79.     }
80.     notifyObservers();
81. }
83. void TetrisGame::transform()
84. {
85.     if(m_activebox->transform()) {
86.         notifyObservers();
87.     }
88. }
90. void TetrisGame::down()
91. {
92.     timeout();
93. }
95. void TetrisGame::left()
96. {
97.     if(m_activebox->left()) {
98.         notifyObservers();
99.     }
100. }
102. void TetrisGame::right()
103. {
104.     if(m_activebox->right()) {
105.         notifyObservers();
106.     }
107. }
109. void TetrisGame::stop()
110. {
111.     if(m_gameStatus == GameStatus::runing) {
112.         m_gameStatus = GameStatus::stop;
113.         m_winStatus = WinStatus::lose;
114.         notifyObservers();
115.     }
116. }
118. TetrisGame::GameStatus TetrisGame::getGameStatus() const
119. {
120.     return m_gameStatus;
121. }
123. TetrisGame::WinStatus TetrisGame::getWinStatus() const
124. {
125.     if(m_gameStatus != GameStatus::stop) {
126.         throw std::logic_error("Game is not stop !");
127.     }
128.     return m_winStatus;
129. }
131. bool TetrisGame::valid(int line, int row) const
132. {
133.     return line >=0 && line < LINE &&
134.             row >=0 && row < ROW;
135. }
137. bool TetrisGame::exists(int line, int row) const
138. {
139.     if(!valid(line, row)) {
140.         throw std::out_of_range("Game position not exists !");
141.     }
142.     return m_map[line][row];
143. }
145. int TetrisGame::color(int line, int row) const
146. {
147.     return m_colorMap[line][row];
148. }
150. std::shared_ptr<RandomBox> TetrisGame::getActiveBox() const
151. {
152.     return m_activebox;
153. }
155. void TetrisGame::set(int line, int row, int color)
156. {
157.     m_map[line][row] = true;
158.     m_colorMap[line][row] = color;
159. }
161. std::shared_ptr<RandomBox> TetrisGame::getNextBox() const
162. {
163.     return m_nextBox;
164. }
166. } // namespace restonce

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4 运行效果

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