前言
1.本文主要圍繞 如何 在 控制臺上 下起 一場 只有自己能看見的雪
2.是個簡易跨平臺的,主要是C語言
3.影片 采用 1s 40幀, 雪花具有 x軸速度和y軸速度
4.比較簡單,可以給學生作為C語言結課作業吧.
正文
1.1 先簡單處理跨平臺
本文寫作動機,還是感謝一下大學的啟蒙老師,讓我知道了有條路叫做程式員,可以作為作業生存下去.那就上代碼了.
首先代碼定位 是 面向 簡單跨平臺,至少讓 gcc 和 vs 能夠跑起來.
其實跨平臺都是嚼頭, 說白了就是一些丑陋的宏. 真希望所有系統合二為一,采用統一的標準api 設計,但這是不可能的,就相當于很早之前的電視制式一樣.
那么我們先看 圍繞跨平臺的宏
#include #include #include #include /** 時間 : 2015年12月26日11:43:22 * 描述 : 應該算過節吧,今天,寫了個雪花特效 代碼, * *//** 清除螢屏的shell 命令/控制臺命令,還有一些依賴平臺的實作 * 如果定義了 __GNUC__ 就假定是 使用gcc 編譯器,為Linux平臺 * 否則 認為是 Window 平臺*/#ifdefined(__GNUC__)//下面是依賴 Linux 實作#include #definesleep_ms(m) \ usleep(m *1000)//向上移動游標函式 Linuxstaticvoid__curup(int height) { inti = -1; while(++i printf("\033[1A");//先回到上一行 }#else// 創建等待函式 1s 60 幀 相當于 16.7ms => 1幀, 我們取16ms// 咱么的這螢屏 推薦 1s 25幀吧 40ms// 這里創建等待函式 以毫秒為單位 , 需要依賴作業系統實作#include #definesleep_ms(m) \ Sleep(m)//向上移動游標staticvoid__curup(int height) { COORD cr = {0,0}; // GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE) 獲取螢屏物件， 設定游標 SetConsoleCursorPosition(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), cr); }#endif/*__GNUC__ 跨平臺的代碼都很丑陋 */
首先是 sleep_ms 這個宏, 傳入一個毫秒數,讓作業系統等待.
對于__curup 實作的不好. 功能是 讓 控制臺當前游標移動到 上面的 height 位置,對于 window直接移動到第一行(0,0)位置.
上面一共用了 5個頭檔案 還是容易的代碼. string.h 主要用的是 memset 函式, 讓一段記憶體初始化,用0填充.
對于time.h 主要是為了 初始化時間種子,方便每次運行都不一樣.
// 初始化亂數種子,改變雪花軌跡srand((unsigned)time(NULL));
1.2 再說主業務代碼
這里程式員運行的主業務,先說一說這里用的資料結構 如下
// 定義初始螢屏的寬高像素宏#define_INT_WIDTH (100)#define_INT_HEIGHT (50)// 螢屏重繪幀的速率#define_INT_FRATE (40)// 雪花飄落的速率,相對于 螢屏重繪幀 的倍數#define_INT_VSNOW (10)/** 錯誤處理宏,msg必須是""括起來的字串常量 * __FILE__ : 檔案全路徑 * __func__ : 函式名 * __LINE__ : 行數行 * __VA_ARGS__ : 可變引數宏, * ##表示直接連接, 例如 a##b <=> ab*/#definecerr(msg,...) \ fprintf(stderr, "[%s:%s:%d]"msg"\n",__FILE__,__func__,__LINE__,##__VA_ARGS__);/** 螢屏結構體, 具有 寬高 * frate : 繪制一幀的周期, 單位是 毫秒 * width : 螢屏的寬,基于視窗的左上角(0,0) * height : 螢屏的高 * pix : 用一維模擬二維 主要結構如下 * 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 * 0 1 0 1 0 1 0 1 2 0 * . . . * => 0表示沒像素, 1表示1個像素,2表示2個像素....*/struct screen { intfrate;// 也可以用 unsigned 結構int width; int height; char*pix; };
創建了一個繪圖物件 struct screen 這里 構建這個結構體的時候用了下面一個技巧
//后面是 為 scr->pix 分配的記憶體 width*heightscr =malloc(sizeof(structscreen) +sizeof(char)*width*height);
一次分配兩個記憶體空間.下面是主要實作的api 物件
/** 創建一個 螢屏結構指標 回傳 * * int frate : 繪制一幀的周期 * int width : 螢屏寬度 * int height : 螢屏高度 * return : 指向螢屏結構的指標 * */structscreen* screen_create(intfrate,intwidth,int height);/** 銷毀一個 螢屏結構指標, 并為其置空 * struct screen** : 指向 螢屏結構指標的指標, 二級銷毀一級的 * */voidscreen_destory(structscreen** pscr);/** * 螢屏繪制函式,主要生成一個雪花效果 * * struct screen* : 螢屏資料 * return : 0表示可以繪制了,1表示圖案不變*/intscreen_draw_snow(structscreen* scr);/** * 螢屏繪制影片效果, 繪制雪花影片 * * struct screen* : 螢屏結構指標*/voidscreen_flash_snow(structscreen* scr);
創建銷毀, 繪制一個雪花界面, 繪制雪花影片效果的api. 其實都很相似,用opengl 庫, 主要讓我們省略了需要單獨和作業系統顯示層打交道作業.
這里介紹一下,個人 一個 簡單避免 野指標的 的方法, 具體看下面實作
/** 銷毀一個 螢屏結構指標, 并為其置空 * struct screen** : 指向 螢屏結構指標的指標, 二級銷毀一級的 * */voidscreen_destory(structscreen** pscr) { if(NULL == pscr || NULL == *pscr) return; free(*pscr); // 避免野指標*pscr = NULL; }
在執行之后置空,因為C程式員對NULL一定要敏感,形成條件反射. 和大家開個玩笑 ,
請問 :
C 語言中, NULL , 0,'\0',"0",false有什么異同 ?
歡迎同行,在招聘的時候問問,應聘初級開發作業者. 為什么C需要扣的那么細. 因為其它語言.你不明白是什么,
你可以用的很好. 但是C你寫的代碼,如果不知道會有怎樣的結果,那么 線上就一大片服務器直接崩掉.而且還很難找出
問題所在. 因為C很簡單,越簡單就是越復雜.就越需要專業的維護人員.導致它成了'玩具'.
最后看一下 主業務
// 主函式,主業務在此運行intmain(intargc,char*argv[]) { structscreen* scr = NULL; //創建一個螢屏物件scr = screen_create(_INT_FRATE, _INT_WIDTH, _INT_HEIGHT); if(NULL == scr) exit(EXIT_FAILURE); //繪制雪花影片 screen_flash_snow(scr); //銷毀這個螢屏物件screen_destory(&scr); return0; }
還是非常容易看懂的, 創建一個螢屏物件,繪制雪花效果.銷毀螢屏物件.
1.3 說一寫 介面的實作細節
先看幾個簡單的api 實作,創建和銷魂代碼如下,很直白.
/** 創建一個 螢屏結構指標 回傳 * * int frate : 繪制一幀的周期 * int width : 螢屏寬度 * int height : 螢屏高度 * return : 指向螢屏結構的指標 * */structscreen* screen_create(intfrate,intwidth,int height) { structscreen *scr = NULL; if(frate<0|| width <=0|| height <=0) { cerr("[WARNING]check is frate<0 || width<=0 || height<=0 err!"); return NULL; } //后面是 為 scr->pix 分配的記憶體 width*heightscr =malloc(sizeof(structscreen) +sizeof(char)*width*height); if(NULL == scr) { cerr("[FATALG]Out of memory!"); return NULL; } scr->frate = frate; scr->width = width; scr->height = height; //減少malloc次數,malloc消耗很大,記憶體泄露呀,記憶體碎片呀scr->pix = ((char*)scr) +sizeof(struct screen); return scr; }/** 銷毀一個 螢屏結構指標, 并為其置空 * struct screen** : 指向 螢屏結構指標的指標, 二級銷毀一級的 * */voidscreen_destory(structscreen** pscr) { if(NULL == pscr || NULL == *pscr) return; free(*pscr); // 避免野指標*pscr = NULL; }
后面說一下 如何 繪制 螢屏中雪花
主要演算法 是
a.有個螢屏 w x h
b.螢屏從上面第一行 出雪花 , 出雪花 位置是隨機的[0,w], 但是有個距離,這個距離內只有一個雪花
c.下一行 雪花 依賴上一行雪花的生成, 每個雪花在可以飄動的時候, 只能 在[-1,1] 范圍內
d.實作影片 效果 就是 每畫一幀就等待 一段時間
下面看具體一點的 a
//創建一個螢屏物件scr = screen_create(_INT_FRATE, _INT_WIDTH, _INT_HEIGHT);
scr物件就是我們的創建螢屏. _INT_WIDTH 和 _INT_HEIGHT 就是螢屏大小. 對于_INT_FRATE 表示繪制一幀時間.
b實作 代碼如下:
//構建開頭 的雪花,下面宏表示每 _INT_SHEAD 個步長,一個雪花,需要是2的冪//static 可以理解為 private, 宏,位操作代碼多了確實難讀#define_INT_SHEAD (1<<2)staticvoid__snow_head(char* snow,int len) { intr =0; //資料需要清空memset(snow,0, len); for (;;) { //取余一個技巧 2^3 - 1 = 7 => 111 , 并就是取余數intt = rand() & (_INT_SHEAD -1); if(r + t >= len) break; snow[r + t] =1; r += _INT_SHEAD; } }#undef_INT_SHEAD
技巧如上,可以看說明. 這里 科普一下, 對于 for(;;) {} 和 while(true) {} 異同.
for(;;) {} 和 while(true) {} 這兩段代碼轉成匯編是一樣的, 不一樣 的是 強加的意愿. 第一個 希望 跳過 檢測步驟 速度更快一點.
再擴展一點.
//另一種 回圈陳述句, goto 還是 很強大實用的__for_loop: if(false) goto __for_break; goto __for_loop; __for_break:
可以再擴展深一點, 還有一種 api 比 這個goto 還NB. 有機會分享. 特別強大, 是例外處理程式本質.
對于c.
//通過 上一個 scr->pix[scr->width*(idx-1)] => scr->pix[scr->width*idx]//下面的宏 規定 雪花左右搖擺 0 向左一個像素, 1 表示 不變, 2表示向右一個像素#define_INT_SWING (3)staticvoid__snow_next(structscreen* scr,int idx) { intwidth = scr->width; char* psnow = scr->pix + width*(idx -1); char* snow = psnow + width; inti, j, t;// i索引, j保存下一個瞬間雪花的位置,t 臨時補得,解決雪花重疊問題 //為當前行重置memset(snow,0, width); //通過上一次雪花位置 計算下一次雪花位置for(i =0; i for(t = psnow[i]; t>0; --t) {// 雪花可以重疊 // rand()%_INT_SWING - 1 表示 雪花 橫軸的偏移量,相對上一次位置j = i + rand() % _INT_SWING -1; j = j<0? width -1: j >= width ?0: j;// j如果越界了,左邊越界讓它到右邊,右邊越界到左邊++snow[j]; } } }
下一行雪花 依賴 上一行雪花, 這里 有點像插入排序.
整體的繪制代碼 如下
/** * 螢屏繪制函式,主要生成一個雪花效果 * * struct screen* : 螢屏資料 * return : 0表示可以繪制了,1表示圖案不變*/intscreen_draw_snow(structscreen* scr) { // 靜態變數,默認初始化為0,每次都共用staticint__speed =0; int idx; if(++__speed != _INT_VSNOW) return1; //下面 就是 到了雪花飄落的時刻了 既 __speed == _INT_VSNOW__speed =0; //這里重新構建雪花界面,先構建頭部,再從尾部開始構建for(idx = scr->height -1; idx >0; --idx) __snow_next(scr, idx); //構建頭部__snow_head(scr->pix, scr->width); return0; }
繪制了一個螢屏物件的雪花. __speed 記錄 繪制次數, _INT_VSNOW 控制繪制速率
d 的實作代碼 如下
首先實作一個 銷毀螢屏代碼和 繪制代碼
//buf 保存scr 中pix 資料,構建后為 (width+1)*height, 后面宏是雪花圖案#define_CHAR_SNOW '*'staticvoid__flash_snow_buffer(structscreen* scr,char* buf) { int i, j, rt; intheight = scr->height, width = scr->width; intfrate = scr->frate;//重繪的幀頻率 //每次都等一下for (;;sleep_ms(frate)) { //開始繪制螢屏rt = screen_draw_snow(scr); if (rt) continue; for(i =0;i char* snow = scr->pix + i*width; for(j =0; j buf[rt++] = snow[j] ? _CHAR_SNOW :''; buf[rt++] ='\n'; } buf[rt -1] ='\0'; //正式繪制到螢屏上 puts(buf); //清空老螢屏,螢屏游標回到最上面 __curup(height); } }#undef_CHAR_SNOW
這里 sleep_ms(frate); 是等待時間,否則太快, 人眼看不見.
繪制原理是 讓螢屏轉成控制臺能夠認識的字符. 塞入到buf 中.
__curup(height); 讓繪制游標回到開頭.
后面還有一段 代碼實作
/** * 螢屏繪制影片效果, 繪制雪花影片 * * struct screen* : 螢屏結構指標*/voidscreen_flash_snow(structscreen* scr) { char* buf = NULL; // 初始化亂數種子,改變雪花軌跡 srand((unsigned)time(NULL)); buf =malloc(sizeof(char)*(scr->width +1)*scr->height); if(NULL == buf) { cerr("[FATAL]Out of memory!"); exit(EXIT_FAILURE); } __flash_snow_buffer(scr, buf); //1.這里理論上不會執行到這,沒加控制器. 2.對于buf=NULL,這種代碼 可以省掉,看編程習慣free(buf); buf = NULL; }
這種雙函式實作一個功能技巧用的也很多. 例如寫快速排序代碼, 就是這樣.
到這里 我們 設計和實作都完成了.
2.代碼效果展示
2.1 window 上展示
使用VS新建一個控制臺專案,F5就可以了效果如下
是動態的.
2.2 對于Linux
直接使用
gcc -g -Wall snow.c -o snow.out./snow.out
運行效果如下
到這里, C語言實作雪花效果就如上了.
2.3 完整的代碼展示. 感謝 有你,一路同行.
#include #include #include #include /** 時間 : 2015年12月26日11:43:22 * 描述 : 應該算過節吧,今天,寫了個雪花特效 代碼, * 送給 大學啟蒙 蘆老師 * 學生王志 祝福上 * *//** 清除螢屏的shell 命令/控制臺命令,還有一些依賴平臺的實作 * 如果定義了 __GNUC__ 就假定是 使用gcc 編譯器,為Linux平臺 * 否則 認為是 Window 平臺*/#ifdefined(__GNUC__)//下面是依賴 Linux 實作#include #definesleep_ms(m) \ usleep(m *1000)//向上移動游標函式 Linuxstaticvoid__curup(int height) { inti = -1; while(++i printf("\033[1A");//先回到上一行 }#else// 創建等待函式 1s 60 幀 相當于 16.7ms => 1幀, 我們取16ms// 咱么的這螢屏 推薦 1s 25幀吧 40ms// 這里創建等待函式 以毫秒為單位 , 需要依賴作業系統實作#include #definesleep_ms(m) \ Sleep(m)//向上移動游標staticvoid__curup(int height) { COORD cr = {0,0}; // GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE) 獲取螢屏物件， 設定游標 SetConsoleCursorPosition(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), cr); }#endif/*__GNUC__ 跨平臺的代碼都很丑陋 */// 定義初始螢屏的寬高像素宏#define_INT_WIDTH (100)#define_INT_HEIGHT (50)// 螢屏重繪幀的速率#define_INT_FRATE (40)// 雪花飄落的速率,相對于 螢屏重繪幀 的倍數#define_INT_VSNOW (10)/** 錯誤處理宏,msg必須是""括起來的字串常量 * __FILE__ : 檔案全路徑 * __func__ : 函式名 * __LINE__ : 行數行 * __VA_ARGS__ : 可變引數宏, * ##表示直接連接, 例如 a##b <=> ab*/#definecerr(msg,...) \ fprintf(stderr, "[%s:%s:%d]"msg"\n",__FILE__,__func__,__LINE__,##__VA_ARGS__);/** 螢屏結構體, 具有 寬高 * frate : 繪制一幀的周期, 單位是 毫秒 * width : 螢屏的寬,基于視窗的左上角(0,0) * height : 螢屏的高 * pix : 用一維模擬二維 主要結構如下 * 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 * 0 1 0 1 0 1 0 1 2 0 * . . . * => 0表示沒像素, 1表示1個像素,2表示2個像素....*/struct screen { intfrate;// 也可以用 unsigned 結構int width; int height; char*pix; };/** 創建一個 螢屏結構指標 回傳 * * int frate : 繪制一幀的周期 * int width : 螢屏寬度 * int height : 螢屏高度 * return : 指向螢屏結構的指標 * */structscreen* screen_create(intfrate,intwidth,int height);/** 銷毀一個 螢屏結構指標, 并為其置空 * struct screen** : 指向 螢屏結構指標的指標, 二級銷毀一級的 * */voidscreen_destory(structscreen** pscr);/** * 螢屏繪制函式,主要生成一個雪花效果 * * struct screen* : 螢屏資料 * return : 0表示可以繪制了,1表示圖案不變*/intscreen_draw_snow(structscreen* scr);/** * 螢屏繪制影片效果, 繪制雪花影片 * * struct screen* : 螢屏結構指標*/voidscreen_flash_snow(structscreen* scr);// 主函式,主業務在此運行intmain(intargc,char*argv[]) { structscreen* scr = NULL; //創建一個螢屏物件scr = screen_create(_INT_FRATE, _INT_WIDTH, _INT_HEIGHT); if(NULL == scr) exit(EXIT_FAILURE); //繪制雪花影片 screen_flash_snow(scr); //銷毀這個螢屏物件screen_destory(&scr); return0; }/** 創建一個 螢屏結構指標 回傳 * * int frate : 繪制一幀的周期 * int width : 螢屏寬度 * int height : 螢屏高度 * return : 指向螢屏結構的指標 * */structscreen* screen_create(intfrate,intwidth,int height) { structscreen *scr = NULL; if(frate<0|| width <=0|| height <=0) { cerr("[WARNING]check is frate<0 || width<=0 || height<=0 err!"); return NULL; } //后面是 為 scr->pix 分配的記憶體 width*heightscr =malloc(sizeof(structscreen) +sizeof(char)*width*height); if(NULL == scr) { cerr("[FATALG]Out of memory!"); return NULL; } scr->frate = frate; scr->width = width; scr->height = height; //減少malloc次數,malloc消耗很大,記憶體泄露呀,記憶體碎片呀scr->pix = ((char*)scr) +sizeof(struct screen); return scr; }/** 銷毀一個 螢屏結構指標, 并為其置空 * struct screen** : 指向 螢屏結構指標的指標, 二級銷毀一級的 * */voidscreen_destory(structscreen** pscr) { if(NULL == pscr || NULL == *pscr) return; free(*pscr); // 避免野指標*pscr = NULL; }//構建開頭 的雪花,下面宏表示每 _INT_SHEAD 個步長,一個雪花,需要是2的冪//static 可以理解為 private, 宏,位操作代碼多了確實難讀#define_INT_SHEAD (1<<2)staticvoid__snow_head(char* snow,int len) { intr =0; //資料需要清空memset(snow,0, len); for (;;) { //取余一個技巧 2^3 - 1 = 7 => 111 , 并就是取余數intt = rand() & (_INT_SHEAD -1); if(r + t >= len) break; snow[r + t] =1; r += _INT_SHEAD; } }#undef_INT_SHEAD//通過 上一個 scr->pix[scr->width*(idx-1)] => scr->pix[scr->width*idx]//下面的宏 規定 雪花左右搖擺 0 向左一個像素, 1 表示 不變, 2表示向右一個像素#define_INT_SWING (3)staticvoid__snow_next(structscreen* scr,int idx) { intwidth = scr->width; char* psnow = scr->pix + width*(idx -1); char* snow = psnow + width; inti, j, t;// i索引, j保存下一個瞬間雪花的位置,t 臨時補得,解決雪花重疊問題 //為當前行重置memset(snow,0, width); //通過上一次雪花位置 計算下一次雪花位置for(i =0; i for(t = psnow[i]; t>0; --t) {// 雪花可以重疊 // rand()%_INT_SWING - 1 表示 雪花 橫軸的偏移量,相對上一次位置j = i + rand() % _INT_SWING -1; j = j<0? width -1: j >= width ?0: j;// j如果越界了,左邊越界讓它到右邊,右邊越界到左邊++snow[j]; } } }/** * 螢屏繪制函式,主要生成一個雪花效果 * * struct screen* : 螢屏資料 * return : 0表示可以繪制了,1表示圖案不變*/intscreen_draw_snow(structscreen* scr) { // 靜態變數,默認初始化為0,每次都共用staticint__speed =0; int idx; if(++__speed != _INT_VSNOW) return1; //下面 就是 到了雪花飄落的時刻了 既 __speed == _INT_VSNOW__speed =0; //這里重新構建雪花界面,先構建頭部,再從尾部開始構建for(idx = scr->height -1; idx >0; --idx) __snow_next(scr, idx); //構建頭部__snow_head(scr->pix, scr->width); return0; }//buf 保存scr 中pix 資料,構建后為 (width+1)*height, 后面宏是雪花圖案#define_CHAR_SNOW '*'staticvoid__flash_snow_buffer(structscreen* scr,char* buf) { int i, j, rt; intheight = scr->height, width = scr->width; intfrate = scr->frate;//重繪的幀頻率 //每次都等一下for (;;sleep_ms(frate)) { //開始繪制螢屏rt = screen_draw_snow(scr); if (rt) continue; for(i =0;i char* snow = scr->pix + i*width; for(j =0; j buf[rt++] = snow[j] ? _CHAR_SNOW :''; buf[rt++] ='\n'; } buf[rt -1] ='\0'; //正式繪制到螢屏上 puts(buf); //清空老螢屏,螢屏游標回到最上面 __curup(height); } }#undef_CHAR_SNOW/** * 螢屏繪制影片效果, 繪制雪花影片 * * struct screen* : 螢屏結構指標*/voidscreen_flash_snow(structscreen* scr) { char* buf = NULL; // 初始化亂數種子,改變雪花軌跡 srand((unsigned)time(NULL)); buf =malloc(sizeof(char)*(scr->width +1)*scr->height); if(NULL == buf) { cerr("[FATAL]Out of memory!"); exit(EXIT_FAILURE); } __flash_snow_buffer(scr, buf); //1.這里理論上不會執行到這,沒加控制器. 2.對于buf=NULL,這種代碼 可以省掉,看編程習慣free(buf); buf = NULL; }
后記
到這里就結束了,這次分享的比較簡單,有興趣的同學可以 看看, 推薦寫一遍. 代碼看不懂的時候,多歇歇,看得懂的時候,多寫寫,
就有套路了. 歡迎吐槽. 錯誤是在所難免的.
這個冬天,雪花很美,(，⌒?⌒)
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標籤：C++