Bomber (Curses)

Шаг 1: Curses Initialization

Программа, работающие с библиотекой ncurses, работают в специальном режиме. Если вы хотите работать с данной библиотекой, сначала в своём проекте её нужно инициализировать. Также, перед тем, как завершить работу вашей программы, нужно окончить режим работы с данной библиотекой. Помимо этого нужно изменить список библиотек для сборки проекта.

В файле ~/.bashrc измените следующий рядок:

export LDLIBS="-lm"

следующим образом:

export LDLIBS="-lm -lcurses"

Данное изменение обеспечит ссылание на библиотеку ncurses при сборке вашей программы.

exec bash

В случае, если вы работаете в другой среде разработки с OS Linux, установите себе сначала саму библиотеку ncurses (в случае, если она не установлена).

Для дистрибутивов, основанных на Debian:

sudo apt-get install libncurses5-dev libncurses5 ncurses-doc

Для дистрибутивов, основанных на RedHat-e:

sudo dnf install ncurses-devel

Затем сделайте соответствующие изменения в файле ~/.bashrc (см. выше).

Если вы до сих пор используете систему Windows, найдите решение сами. При в поиске вам может помочь данная страница.

Используйте вызовы следующих функций:

• WINDOW *initscr(void)
  • инициализация работы библиотеки в программе
  • настраивает значения окна терминала, а также аллоцирует место основных окон (curscr, stdscr)
  • должна быть вызвана первой из функций библиотеки
• int cbreak(void)
  • запрещает буферизацию
  • выключает возможность экстренного завершения программы (через Ctrl-C). Так, знаки становятся активными
• int noecho(void)
  • обеспечивают, что знаки, считанные с помощью getch(), не будут выводиться на экран
• int keypad(WINDOW *win, bool bf)
  • если bf TRUE, тогда пользователь может нажимать на работающие клавиши (например стрелочки) и функция wgetch() возвращает одно значение, представляющее клавишу, напр. KEY_LEFT
• int curs_set(int visibility)
  • устанавливает видимость курсора (0 - невидимый, 1 - нормальный и 2 - "резковидимый"
• int nodelay(WINDOW *win, bool bf)
  • способствует тому, что функция getch() будет вызываться без блокирования (сразу)
  • если нет ничего на входе, getch() возвращает ERR
  • если данный функционал заблокирован (bf FALSE), getch() будет ожидать, пока не будет нажата клавиша
• int endwin(void)
  • заканчивает работу в режиме библиотеки ncurses и восстанавливает первоначальные настройки терминала

#define _POSIX_C_SOURCE 200201L
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <curses.h>
#include <time.h>

int main(){
    srand(time(NULL));

    // initialize the library
    initscr();
    // set implicit modes
    cbreak();
    noecho();
    keypad(stdscr, TRUE);
    // invisible cursor, visibility of cursor (0,1,2)
    curs_set(FALSE);
    // getch() will be non-blocking
    nodelay(stdscr, TRUE);

    // your code goes here
    getchar();

    // end curses
    endwin();
    return EXIT_SUCCESS;
}

Если во время компиляции возникли ошибки, исправьте их. Если после завершения работы программы вы получили терминал без курсора, это означает, что вы забыли закончить работу в библиотеке ncurses. В таком случае, написанный вслепую reset будет достаточным для того, чтобы обнулит конфигурацию терминала.

Шаг 2: The City

Бомбардировщик будет пролетать над городом, который мы создадим на этом этапе.

Создайте 1D массив world, наполненный целыми числами, которые будет представлять собой постройки, инициализируйте его.

Для того, чтобы вы смогли динамически реагировать на размер экрана и генерировать достаточное количество построек соответствующего размера, следует использовать специальные переменные COLS и LINES, которые предоставляет сама библиотека ncurses. Значение каждой из них следующее:

• LINES - высота окна терминала
• COLS - ширина окна терминала

При декларации массива в таком случае создайте массив столь большой, чтобы он не занимал весь экран, при этом с начала и с конца будет недоставать ровно 5 высотных значений.

При генерировании высоты отдельных элементов, удостоверьтесь, что высота строения не превышала половину высоты размера экрана.

int world[COLS - 2*5];
for(int i = 0; i < COLS - 2*5; i++){
    world[i] = rand() % LINES/2 + 1;
}

При работе с библиотекой ncurses также правдиво, что позиция [0,0] указывает на верхний левый угол экрана.

Для перемещения курсора на конкретную позицию экрана и последующий ввод на данную позицию можете использовать комбинацию вызовов следующих функций:

• move(int y, int x) - переместит курсор на соответствующую позицию
• printw() - выводит рядок на настоящую позицию курсора (использование данной функции совпадает с использованием вами уже известной printf())
• mvprintw(int y, int x, const char *fmt, ...) - комбинация функций move() и printw(), переместит курсор на конкретную позицию и выпишет рядок
• int refresh(void) - функция должна быть вызвана, иначе изменения не будут изображены в терминале

man printw

// time delay 0.001s for drawing city
struct timespec ts = {
    .tv_sec = 0,                    // nr of secs
    .tv_nsec = 0.001 * 1000000000L  // nr of nanosecs
};

nanosleep(&ts, NULL);

// time delay 0.001s for drawing city
struct timespec ts = {
    .tv_sec = 0,                    // nr of secs
    .tv_nsec = 0.001 * 1000000000L  // nr of nanosecs
};

// draw world
for(int x = 0; x < COLS - 10; x++){
    for(int y = 0; y < world[x]; y++){
        mvprintw(LINES-y-1, x + 5, "#");
        refresh();
        nanosleep(&ts, NULL); // provides simple effect
    }
}

Если вы сделали всё верно, на экран терминала будут выведены здания, подобно следующему рисунку:

+-------------------------------------------------+
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|         #         #     #         #   #         |
|      #  # #       ##  ###         #   #  #      |
|      ## # # #     ##  ### ##      #   ## #      |
|      ## # # # # # ##  #########   #   ## #      |
|     ####### ########  #############   #####     |
|     #######################################     |
+-------------------------------------------------+

Шаг 3: The Plane

Главным героем сегодняшнего сценария является бомбардировщик, который всё время летит над городом, снижаясь с каждым поворотом. На данном этапе мы будем заниматься реализацией полёта.

Самолет может быть представлен как строка вида: " @=>-" или: " ^==-".

Один успешный полёт над городом изображен на следующей картинке:

+-------------------------------------------------+
|                                             ^==-|
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|         #         #     #         #   #         |
|      #  # #       ##  ###         #   #  #      |
|      ## # # #     ##  ### ##      #   ## #      |
|      ## # # # # # ##  #########   #   ## #      |
|     ####### ########  #############   #####     |
|     #######################################     |
+-------------------------------------------------+

// time delay 0.1s for plane
ts.tv_nsec = 0.1 * 1000000000L;

for(int x = 0; x < COLS; x++){
    mvprintw(0, x, " ^==-");
    refresh();
    nanosleep(&ts, NULL);
}

Не забудьте о том, что верхний левый край мира имеет координаты [0,0].

После посадки должен самолёт остановиться в углу экрана, таким образом, самолет не должен покинуть его (уехать в ангар например). Решением данной задачи можно считать ситуацию, когда самолет останется стоять в правом нижнем углу подобно тому, как это показано на следующей картинке:

+-------------------------------------------------+
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                             ^==-|
+-------------------------------------------------+

// time delay 0.1s for plane
ts.tv_nsec = 0.1 * 1000000000L;

// game loop
for(int y = 0; y < LINES; y++){
    for(int x = 0; x < (y==LINES-1 ? COLS-4 : COLS); x++){
        mvprintw(y, x, " ^==-");
        refresh();
        nanosleep(&ts, NULL);
    }
}

Сообщение может выглядеть следующим образом:

+-------------------------------------------------+
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                   Well Done!                    |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                                 |
|                                             ^==-|
+-------------------------------------------------+

// well done
mvprintw(LINES/2, COLS/2 - 5, "Well Done!");
refresh();

Если вы сделали всё правильно, бомбардировщик пролетит через весь экран, приземлится и на экран выведется сообщение Well Done!:

Старайтесь определить координаты кабины пилота и возможность строения на одной высоте, на одной позиции.

Данный фрагменты кода поместите в игровой цикл:

// check collision with building
if (x > 0 && x < COLS-5 && y == LINES-world[x-1]) {
    mvprintw(LINES/2, COLS/2 - 5, "Game Over!");
    mvprintw(y, x, " ****");
    refresh();
    getchar();
    endwin();
    return EXIT_SUCCESS;
}

Шаг 4: Dropping the Bomb

На данном этапе мы займёмся программированием управлением с клавиатуры.

Считывание с клавиатуры в режиме библиотеки ncurses обеспечите вызовом функции getch(). Функция возвращает код считанной клавиши как значение типа int без того, что игра будет приостановлена.

Поскольку клавиша Q не будет единственной, которую будем для управления в игре использовать, используйте конструкцию switch.

О списке работающих клавиш и их репрезентации в языке Си, ровно как и про возможность настройки считывания клавиш можно прочитать в мануальной странице к функции .

sudo apt-get install ncurses-doc

Поместите данный фрагмент в код программы:

// handle user input
int input = getch();
switch(input){
    case 'q': case 'Q':{
        mvprintw(LINES/2, COLS/2 - 5, "Quit Game");
        refresh();
        getchar();
        endwin();
        return EXIT_SUCCESS;
        break;
    }
}

При полёте самой бомбы руководствуйтесь следующим:

• Бомба падает с той же скоростью, с которой летит бомбардировщик.
• Бомбардировщик не может выпустить следующую бомбу, пока прошлая не достигнет цели.
• В случае, что под бомбой не будет строения, бомба должна лететь до тех пор, пока не пропадёт с экрана.
• В случае, что бомба попадает на строение, она должна разрушить максимум 4 этажа (по одному за каждую итерацию игрового цикла)

Код стрелочки вниз в библиотеке ncurses определён как KEY_DOWN.

Перед игровым циклом сначала инициализируйте переменные, касающиеся бомбы:

// bomb initialization
bool is_bomb_dropped = false;
int bomb_x;
int bomb_y;
int bomb_counter;

Затем, при нажатии стрелочки вниз инициализируйте свойства бомбы, для случая, если последняя уже не летит:

case KEY_DOWN:{
    if(is_bomb_dropped == false){
        is_bomb_dropped = true;
        bomb_x = x + 1;
        bomb_y = y;
        bomb_counter = 4;
    }
    break;
}

Наконец, измените игровой цикл та, чтобы в случае запуска бомбы она постепенно падала и уничтожала всё на своём пути (согласно правилам):

// update bomb
if(is_bomb_dropped == true){
    mvprintw(bomb_y, bomb_x, " ");
    bomb_y++;
    if(bomb_y == LINES || !bomb_counter){
        is_bomb_dropped = false;
    }
    else if(bomb_y == LINES - world[bomb_x-5]){
        world[bomb_x-5]--;
        mvprintw(bomb_y, bomb_x, "*");
        bomb_counter--;
    }
    else{
        mvprintw(bomb_y, bomb_x, "o");
    }
}

Если вы сделали всё верно, в результате получается функциональная игра, которую даже можно выиграть.

Шаг 5: Fire in the Hole!

На данном этапе реализуйте возможность стрельбы.

Игра приостановится. Пули будут долетать максимально на пять позиций перед самолётом в направлении его движения. Стрельба будет разносить все строения на расстоянии 5 знаков от бомбардировщика.

case ' ':{
    for(int i = 0; i < 5 && x+5+i < COLS-5; i++){
        // check collision with building
        if(y == LINES - world[x+i]){
            // this is collision
            mvprintw(y, x+i+5, "*");
            world[x+i]--;
        }
        else{
            // no collision here
            mvprintw(y, x+i+5, "~");
        }
        if(i > 0){
            // clear previous shot print (optional)
            mvprintw(y, x+i+4, " ");
        }
        refresh();
        nanosleep(&ts, NULL);
    }
    // clear last shot print (optional)
    if(x+5+4 < COLS-5){
        mvprintw(y, x+5+4, " ");
        refresh();
        nanosleep(&ts, NULL);
    }
    break;
}

Шаг 6: Game Info

Добавьте очки (score) и ограниченное количество пуль для бортового пулемёта.

// state line initialization
int score = 0;
int shots = 8;

// draw state line
mvprintw(0, 5, "SCORE     SHOTS");
mvprintw(1, 6, "%d", score);
mvprintw(1, 17, "%d", shots);
refresh();
nanosleep(&ts, NULL);

// update state line
mvprintw(1, 6, "%d", score);
mvprintw(1, 17, "%d", shots);

// update bomb
score += 5;

// in case of ' '
score += 15;

// in case of ' '
if (!shots) {
    break;
}
else {
    shots--;
}

Шаг 7: Colors

На данном этапе вы инициализируете работу с цветами и на некоторых местах их используете.

Перед тем, как использовать разные цвета, их нужно инициализировать и настроить. Обычно настраиваются пары цветов (передний и задний планы). Каждая цветовая пара имеет свой номер, который вскоре будет использован в программе. Номер 0 не используется, начинайте с номером 1.

Инициализацию и настраивание цвета лучше поместить после инициализации библиотеки ncurses в главной функции main(), напр.:

int main(){
    // initialize the library
    initscr();
    // initialize colors
    start_color();
    // color sets
    init_pair(1, COLOR_YELLOW, COLOR_BLACK);
    init_pair(2, COLOR_GREEN, COLOR_BLACK);
    init_pair(3, COLOR_CYAN, COLOR_BLACK);

    // ...

    // end curses
    endwin();

    return 0;
}

После инициализации и настройки цвета его можно наконец использовать. Обычно сначала включается использование цветной пары и потом выключается (attron(), attroff()).

Использование цветов может выглядеть следующим образом:

attron(COLOR_PAIR(1));
printw("X");
attroff(COLOR_PAIR(1));

attron(COLOR_PAIR(2));
printw("O");
attroff(COLOR_PAIR(2));

refresh();

Шаг 8: Challenges

На данном этапе ознакомьтесь с другими вызовами библиотеки ncurses (упомянутыми в задании).

Скачайте код программы curses-example.c и выучите использование другого функционала:

• void roll_text() - Постепенная прокрутка снизу экрана (течение времени).
• void draw_logo() - Постепенно выводится предопределённое logo (течение времени).
• void screensaver() - Текст гуляет по экрану, отбиваясь от стен.
• void moving_arrow() - "Игрок" двигается по экрану в зависимости о того, какие кнопки жмёт пользователь. Движение осуществляется с помощью клавиш стрелочек.

Шаг 9: Problem Set 6: Curses

С данного момента можете себя считать готовыми к Problem Set 6.