Qt 项目实战 | 俄罗斯方块

Qt 项目实战 | 俄罗斯方块
- 游戏架构
- 实现游戏逻辑
- - 游戏流程
  - 实现基本游戏功能
  - - 设计小方块
    - 设计方块组
    - 添加游戏场景
    - 添加主函数
  - 测试
  - - 踩坑点1：rotate 失效
    - 踩坑点2：items 方法报错
    - 踩坑点3：setCodecForTr 失效
    - 踩坑点4：不要在中文路径下运行 Qt 项目
    - 踩坑点5：multiple definition of `qMain(int, char**)'
    - 测试效果

官方博客：https://www.yafeilinux.com/

Qt开源社区：https://www.qter.org/

参考书：《Qt 及 Qt Quick 开发实战精解》

Qt 项目实战 | 俄罗斯方块

开发环境：Qt Creator 4.6.2 Based on Qt 5.9.6

在这里插入图片描述

游戏架构

本项目由三个类构成：

OneBox 类：继承自 QGraphicsObject 类。表示小正方形，可以使用信号与槽机制和属性动画。
BoxGroup 类：继承自 QObject 类和 QGraphicsItemGroup 类。表示游戏中的方块图形，可以使用信号与槽机制，实现了方块图形的创建、移动和碰撞检测。
MyView 类：实现了游戏场景。

游戏场景示意图：

在这里插入图片描述

实现游戏逻辑

游戏流程

游戏流程图：

在这里插入图片描述

七种方块图形：

在这里插入图片描述

方块组移动和旋转：

在这里插入图片描述

碰撞检测：对每一个小方块都使用函数来获取与它们碰撞的图形项的数目，如果数目大于 1，说明已经发生了碰撞。
游戏结束：当一个新的方块组出现时，就立即对它进行碰撞检测，如果发现了碰撞，说明游戏结束，这时由方块组发射游戏结束信号。
消除满行：游戏开始后，每当出现新的方块前，都判断游戏移动区域的每一行是否已经拥有了满行的小方块。若满行，则销毁该行的所有小方块，然后让该行上面的方块都下移一格。

实现基本游戏功能

新建空的 Qt 项目，项目名 myGame。

myGame.pro 中新增代码：

QT += widgets

TARGET = myGame

这也是个踩坑点，在这里提前说了。

添加资源文件，名称为 myImages，添加图片：

在这里插入图片描述

设计小方块

新建 mybox.h，添加 OneBox 类的定义：

#ifndef MYBOX_H
#define MYBOX_H

#include <QGraphicsItemGroup>
#include <QGraphicsObject>

// 小方块类
class OneBox : public QGraphicsObject
{
private:
    QColor brushColor;

public:
    OneBox(const QColor& color = Qt::red);
    QRectF boundingRect() const;
    void paint(QPainter* painter, const QStyleOptionGraphicsItem* option, QWidget* widget);
    QPainterPath shape() const;
};

#endif  // MYBOX_H

新建 mybox.cpp，添加 OneBox 类的实现代码：

#include "mybox.h"

#include <QPainter>

OneBox::OneBox(const QColor& color) { brushColor = color; }

QRectF OneBox::boundingRect() const
{
    qreal penWidth = 1;
    return QRectF(-10 - penWidth / 2, -10 - penWidth / 2, 20 + penWidth, 20 + penWidth);
}

void OneBox::paint(QPainter* painter, const QStyleOptionGraphicsItem* option, QWidget* widget)
{
    // 为小方块使用贴图
    painter->drawPixmap(-10, -10, 20, 20, QPixmap(":/images/box.gif"));
    painter->setBrush(brushColor);

    QColor penColor = brushColor;
    // 将颜色的透明度降低
    penColor.setAlpha(20);
    painter->setPen(penColor);
    painter->drawRect(-10, -10, 20, 20);
}

QPainterPath OneBox::shape() const
{
    QPainterPath path;
    // 形状比边框矩形小 0.5 像素，这样方块组中的小方块才不会发生碰撞
    path.addRect(-9.5, -9.5, 19, 19);
    return path;
}

设计方块组

在 mybox.h 中添加头文件：

#include <QGraphicsItemGroup>

再添加 BoxGroup 类的定义：

// 方块组类
class BoxGroup : public QObject, public QGraphicsItemGroup
{
    Q_OBJECT
private:
    BoxShape currentShape;
    QTransform oldTransform;
    QTimer* timer;

protected:
    void keyPressEvent(QKeyEvent* event);

public:
    enum BoxShape
    {
        IShape,
        JShape,
        LShape,
        OShape,
        SShape,
        TShape,
        ZShape,
        RandomShape
    };

    BoxGroup();
    QRectF boundingRect() const;

    bool isColliding();
    void createBox(const QPointF& point = QPointF(0, 0), BoxShape shape = RandomShape);
    void clearBoxGroup(bool destroyBox = false);
    BoxShape getCurrentShape() { return currentShape; }

signals:
    void needNewBox();
    void gameFinished();

public slots:
    void moveOneStep();
    void startTimer(int interval);
    void stopTimer();
};

到 mybox.cpp 中添加头文件：

#include <QKeyEvent>
#include <QTimer>

添加 BoxGroup 类的实现代码：

// 方块组类

void BoxGroup::keyPressEvent(QKeyEvent* event)
{
    switch (event->key())
    {
        case Qt::Key_Down:
            moveBy(0, 20);
            if (isColliding())
            {
                moveBy(0, -20);

                // 将小方块从方块组中移除到场景中
                clearBoxGroup();

                // 需要显示新的方块
                emit needNewBox();
            }
            break;

        case Qt::Key_Left:
            moveBy(-20, 0);
            if (isColliding())
                moveBy(20, 0);
            break;

        case Qt::Key_Right:
            moveBy(20, 0);
            if (isColliding())
                moveBy(-20, 0);
            break;

        case Qt::Key_Up:
            rotate(90);
            if (isColliding())
                rotate(-90);
            break;

        // 空格键实现坠落
        case Qt::Key_Space:
            moveBy(0, 20);
            while (!isColliding())
            {
                moveBy(0, 20);
            }
            moveBy(0, -20);
            clearBoxGroup();
            emit needNewBox();
            break;
    }
}

BoxGroup::BoxGroup()
{
    setFlags(QGraphicsItem::ItemIsFocusable);

    // 保存变换矩阵，当 BoxGroup 进行旋转后，可以使用它来进行恢复
    oldTransform = transform();

    timer = new QTimer(this);
    connect(timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(moveOneStep()));
    currentShape = RandomShape;
}

QRectF BoxGroup::boundingRect() const
{
    qreal penWidth = 1;
    return QRectF(-40 - penWidth / 2, -40 - penWidth / 2, 80 + penWidth, 80 + penWidth);
}

// 碰撞检测
bool BoxGroup::isColliding()
{
    QList<QGraphicsItem*> itemList = childItems();
    QGraphicsItem* item;
    // 使用方块组中的每一个小方块来进行判断
    foreach (item, itemList)
    {
        if (item->collidingItems().count() > 1)
            return true;
    }
    return false;
}

// 创建方块
void BoxGroup::createBox(const QPointF& point, BoxShape shape)
{
    static const QColor colorTable[7] =
    {
        QColor(200, 0, 0, 100),
        QColor(255, 200, 0, 100),
        QColor(0, 0, 200, 100),
        QColor(0, 200, 0, 100),
        QColor(0, 200, 255, 100),
        QColor(200, 0, 255, 100),
        QColor(150, 100, 100, 100)
    };

    int shapeID = shape;

    if (shape == RandomShape)
    {
        // 产生 0-6 之间的随机数
        shapeID = qrand() % 7;
    }

    QColor color = colorTable[shapeID];

    QList<OneBox*> list;
    //恢复方块组的变换矩阵
    setTransform(oldTransform);
    for (int i = 0; i < 4; ++i)
    {
        OneBox* temp = new OneBox(color);
        list << temp;
        addToGroup(temp);
    }

    switch (shapeID)
    {
        case IShape:
            currentShape = IShape;
            list.at(0)->setPos(-30, -10);
            list.at(1)->setPos(-10, -10);
            list.at(2)->setPos(10, -10);
            list.at(3)->setPos(30, -10);
            break;

        case JShape:
            currentShape = JShape;
            list.at(0)->setPos(10, -10);
            list.at(1)->setPos(10, 10);
            list.at(2)->setPos(-10, 30);
            list.at(3)->setPos(10, 30);
            break;

        case LShape:
            currentShape = LShape;
            list.at(0)->setPos(-10, -10);
            list.at(1)->setPos(-10, 10);
            list.at(2)->setPos(-10, 30);
            list.at(3)->setPos(10, 30);
            break;

        case OShape:
            currentShape = OShape;
            list.at(0)->setPos(-10, -10);
            list.at(1)->setPos(10, -10);
            list.at(2)->setPos(-10, 10);
            list.at(3)->setPos(10, 10);
            break;

        case SShape:
            currentShape = SShape;
            list.at(0)->setPos(10, -10);
            list.at(1)->setPos(30, -10);
            list.at(2)->setPos(-10, 10);
            list.at(3)->setPos(10, 10);
            break;

        case TShape:
            currentShape = TShape;
            list.at(0)->setPos(-10, -10);
            list.at(1)->setPos(10, -10);
            list.at(2)->setPos(30, -10);
            list.at(3)->setPos(10, 10);
            break;

        case ZShape:
            currentShape = ZShape;
            list.at(0)->setPos(-10, -10);
            list.at(1)->setPos(10, -10);
            list.at(2)->setPos(10, 10);
            list.at(3)->setPos(30, 10);
            break;

        default: break;
    }
    // 设置位置
    setPos(point);
    // 如果开始就发生碰撞，说明已经结束游戏
    if (isColliding())
    {
        stopTimer();
        emit gameFinished();
    }
}

// 删除方块组中的所有小方块
void BoxGroup::clearBoxGroup(bool destroyBox)
{
    QList<QGraphicsItem*> itemList = childItems();
    QGraphicsItem* item;
    foreach (item, itemList)
    {
        removeFromGroup(item);
        if (destroyBox)
        {
            OneBox* box = (OneBox*)item;
            box->deleteLater();
        }
    }
}

// 向下移动一步
void BoxGroup::moveOneStep()
{
    moveBy(0, 20);
    if (isColliding())
    {
        moveBy(0, -20);
        // 将小方块从方块组中移除到场景中
        clearBoxGroup();
        emit needNewBox();
    }
}

// 开启定时器
void BoxGroup::startTimer(int interval) { timer->start(interval); }

// 停止定时器
void BoxGroup::stopTimer() { timer->stop(); }

添加游戏场景

新建一个 C++ 类，类名为 MyView，基类为 GraphicsView，继承自 QWidget：

在这里插入图片描述

更改 myview.h：

#ifndef MYVIEW_H
#define MYVIEW_H

#include <QGraphicsView>
#include <QWidget>

class BoxGroup;

class MyView : public GraphicsView
{
private:
    BoxGroup* boxGroup;
    BoxGroup* nextBoxGroup;
    QGraphicsLineItem* topLine;
    QGraphicsLineItem* bottomLine;
    QGraphicsLineItem* leftLine;
    QGraphicsLineItem* rightLine;
    qreal gameSpeed;
    QList<int> rows;

    void initView();
    void initGame();
    void updateScore(const int fullRowNum = 0);

public:
    explicit MyView(QWidget* parent = 0);

public slots:
    void startGame();
    void clearFullRows();
    void moveBox();
    void gameOver();
};

#endif  // MYVIEW_H

更改 myview.cpp：

#include "myview.h"

#include <QIcon>

#include "mybox.h"

// 游戏的初始速度
static const qreal INITSPEED = 500;

// 初始化游戏界面
void MyView::initView()
{
    // 使用抗锯齿渲染
    setRenderHint(QPainter::Antialiasing);
    // 设置缓存背景，这样可以加快渲染速度
    setCacheMode(CacheBackground);
    setWindowTitle(tr("MyBox方块游戏"));
    setWindowIcon(QIcon(":/images/icon.png"));
    setMinimumSize(810, 510);
    setMaximumSize(810, 510);
    // 设置场景
    QGraphicsScene* scene = new QGraphicsScene;
    scene->setSceneRect(5, 5, 800, 500);
    scene->setBackgroundBrush(QPixmap(":/images/background.png"));
    setScene(scene);
    // 方块可移动区域的四条边界线
    topLine = scene->addLine(197, 47, 403, 47);
    bottomLine = scene->addLine(197, 453, 403, 453);
    leftLine = scene->addLine(197, 47, 197, 453);
    rightLine = scene->addLine(403, 47, 403, 453);
    // 当前方块组和提示方块组
    boxGroup = new BoxGroup;
    connect(boxGroup, SIGNAL(needNewBox()), this, SLOT(clearFullRows()));
    connect(boxGroup, SIGNAL(gameFinished()), this, SLOT(gameOver()));
    scene->addItem(boxGroup);
    nextBoxGroup = new BoxGroup;
    scene->addItem(nextBoxGroup);

    startGame();
}

// 初始化游戏
void MyView::initGame()
{
    boxGroup->createBox(QPointF(300, 70));
    boxGroup->setFocus();
    boxGroup->startTimer(INITSPEED);
    gameSpeed = INITSPEED;
    nextBoxGroup->createBox(QPointF(500, 70));
}

// 更新分数
void MyView::updateScore(const int fullRowNum) {}

MyView::MyView(QWidget* parent) : QGraphicsView(parent) { initView(); }

// 开始游戏
void MyView::startGame() { initGame(); }

// 清空满行
void MyView::clearFullRows()
{
    // 获取比一行方格较大的矩形中包含的所有小方块
    for (int y = 429; y > 50; y -= 20)
    {
        QList<QGraphicsItem*> list = scene()->items(199, y, 202, 22, Qt::ContainsItemShape);
        // 如果该行已满
        if (list.count() == 10)
        {
            foreach (QGraphicsItem* item, list)
            {
                OneBox* box = (OneBox*)item;
                box->deleteLater();
            }
            // 保存满行的位置
            rows << y;
        }
    }

    if (rows.count() > 0)
    {
        // 如果有满行，下移满行上面的各行再出现新的方块组
        moveBox();
    }
    else  // 如果没有满行，则直接出现新的方块组
    {
        boxGroup->createBox(QPointF(300, 70), nextBoxGroup->getCurrentShape());
        // 清空并销毁提示方块组中的所有小方块
        nextBoxGroup->clearBoxGroup(true);
        nextBoxGroup->createBox(QPointF(500, 70));
    }
}

// 下移满行上面的所有小方块
void MyView::moveBox()
{
    // 从位置最靠上的满行开始
    for (int i = rows.count(); i > 0; i--)
    {
        int row = rows.at(i - 1);
        foreach (QGraphicsItem* item, scene()->items(199, 49, 202, row - 47, Qt::ContainsItemShape))
        {
            item->moveBy(0, 20);
        }
    }
    // 更新分数
    updateScore(rows.count());
    // 将满行列表清空为 0
    rows.clear();
    // 等所有行下移以后再出现新的方块组
    boxGroup->createBox(QPointF(300, 70), nextBoxGroup->getCurrentShape());
    nextBoxGroup->clearBoxGroup(true);
    nextBoxGroup->createBox(QPointF(500, 70));
}

// 游戏结束
void MyView::gameOver() {}

添加主函数

新建 main.cpp，添加代码：

#include <QApplication>
#include <QTextCodec>
#include <QTime>

#include "myview.h"

int main(int argc, char* argv[])
{
    QApplication app(argc, argv);

    QTextCodec::setCodecForTr(QTextCodec::codecForLocale());

    // 设置随机数的初始值
    qsrand(QTime(0, 0, 0).secsTo(QTime::currentTime()));

    MyView view;
    view.show();

    return app.exec();
}

测试

运行程序。

果不其然的报错了。

主要是一些 Qt4 和 Qt5 的差别带来的问题。

踩坑点1：rotate 失效

函数 void BoxGroup::keyPressEvent(QKeyEvent* event) 原代码：

void BoxGroup::keyPressEvent(QKeyEvent *event)
{
    switch (event->key())
    {
    case Qt::Key_Down :
        moveBy(0, 20);
        if (isColliding()) {
            moveBy(0, -20);

            // 将小方块从方块组中移除到场景中
            clearBoxGroup();

            // 需要显示新的方块
            emit needNewBox();
        }
        break;

    case Qt::Key_Left :
        moveBy(-20, 0);
        if (isColliding())
            moveBy(20, 0);
        break;

    case Qt::Key_Right :
        moveBy(20, 0);
        if (isColliding())
            moveBy(-20, 0);
        break;

    case Qt::Key_Up :
        rotate(90);
        if(isColliding())
            rotate(-90);
        break;

    // 空格键实现坠落
    case Qt::Key_Space :
        moveBy(0, 20);
        while (!isColliding()) {
            moveBy(0, 20);
        }
        moveBy(0, -20);
        clearBoxGroup();
        emit needNewBox();
        break;
    }
}

其中的 rotate 函数失效。

在 Qt5 中，QGraphicsItem::rotate 已经不再使用，而是使用 setRotation。

修改为：

void BoxGroup::keyPressEvent(QKeyEvent* event)
{
    qreal oldRotate;

    switch (event->key())
    {
        // 下移
        case Qt::Key_Down:
            moveBy(0, 20);
            if (isColliding())
            {
                moveBy(0, -20);
                // 将小方块从方块组中移除到场景中
                clearBoxGroup();
                // 需要显示新的方块
                emit needNewBox();
            }
            break;
        // 左移
        case Qt::Key_Left:
            moveBy(-20, 0);
            if (isColliding())
                moveBy(20, 0);
            break;
        // 右移
        case Qt::Key_Right:
            moveBy(20, 0);
            if (isColliding())
                moveBy(-20, 0);
            break;
        // 旋转
        case Qt::Key_Up:
            // 在 Qt5 中，QGraphicsItem::rotate 已经不再使用，而是使用 setRotation
            /* old code */
            //    rotate(90);
            //   if (isColliding())
            //       rotate(-90);
            //    break;
            /* old code */

            oldRotate = rotation();
            if (oldRotate >= 360)
            {
                oldRotate = 0;
            }
            setRotation(oldRotate + 90);
            if (isColliding())
            {
                setRotation(oldRotate - 90);
            }
            break;

        // 空格键实现坠落
        case Qt::Key_Space:
            moveBy(0, 20);
            while (!isColliding())
            {
                moveBy(0, 20);
            }
            moveBy(0, -20);
            clearBoxGroup();
            emit needNewBox();
            break;
    }
}

参考博客：Qt及Qt Quick开发实战精解项目二俄罗斯方块 rotate失效方法报错

踩坑点2：items 方法报错

在 void MyView::clearFullRows() 函数里有这样一行代码：

QList<QGraphicsItem*> list = scene()->items(199, y, 202, 22, Qt::ContainsItemShape);

报错信息：

myview.cpp:75:47: error: no matching member function for call to 'items'
qgraphicsscene.h:158:28: note: candidate function not viable: requires at most 4 arguments, but 5 were provided
qgraphicsscene.h:159:28: note: candidate function not viable: requires at most 4 arguments, but 5 were provided
qgraphicsscene.h:160:28: note: candidate function not viable: requires at most 4 arguments, but 5 were provided
qgraphicsscene.h:161:28: note: candidate function not viable: requires at most 4 arguments, but 5 were provided
qgraphicsscene.h:175:35: note: candidate function not viable: requires at least 6 arguments, but 5 were provided
qgraphicsscene.h:156:28: note: candidate function not viable: allows at most single argument 'order', but 5 arguments were provided

大概意思是参数不匹配。

修改为：

QList<QGraphicsItem*> list = scene()->items(199, y, 202, 22, Qt::ContainsItemShape, Qt::AscendingOrder);

新增的一项 Qt::AscendingOrder 的意思是对 QList 的内容正序排序。

参考博客：Qt及Qt Quick开发实战精解项目二俄罗斯方块 items方法报错

踩坑点3：setCodecForTr 失效

在 main.cpp 中有这样一行代码：

QTextCodec::setCodecForTr(QTextCodec::codecForLocale());

这行代码主要解决 Qt 中文乱码的问题。

但是在 Qt5 中 setCodecForTr 函数已经失效了，我们改成：

QTextCodec::setCodecForLocale(QTextCodec::codecForName("utf-8"));

这个视个人电脑使用的编码决定。

踩坑点4：不要在中文路径下运行 Qt 项目

就是这样，喵~

踩坑点5：multiple definition of `qMain(int, char**)’

报错信息：

error: multiple definition of `qMain(int, char**)'

这是在 pro 文件中出的问题，频繁的添加以及移除文件，导致 HEADERS 以及 SOURCES 中会重复添加。

在这里插入图片描述

这里 main.cpp 重复了，删掉一个即可。

测试效果

在这里插入图片描述

Qt 项目实战 | 俄罗斯方块

Qt 项目实战 | 俄罗斯方块

Qt 项目实战 | 俄罗斯方块

游戏架构

实现游戏逻辑

游戏流程

实现基本游戏功能

设计小方块

设计方块组

添加游戏场景

添加主函数

测试

踩坑点1：rotate 失效

踩坑点2：items 方法报错

踩坑点3：setCodecForTr 失效

踩坑点4：不要在中文路径下运行 Qt 项目

踩坑点5：multiple definition of `qMain(int, char**)’

测试效果

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