C语言编写图形界面 | 移动小球示例

其他文章

部分知识可以查看如下文章：
C语言编写注册窗口

最终结果

先放一下本篇文章最终结果展示图吧，如图，一个绿色的小球，在碰到窗口边缘的时候会自动弹回，并且按空格，会让小球反方向移动。

设计过程

定义小球的属性

把小球的属性定义成全局变量，使其可以在整个文件中使用。
我们需要设置小球的初始位置和速度，用于控制小球的移动。初始位置可以通过x和y两个坐标来表示。
代码如下所示：

// 小球的初始位置和速度
int ballX = 50;
int ballY = 50;
int velocityX = 5;
int velocityY = 5;

窗口过程函数

接着我们需要声明窗口过程函数，该函数将作为窗口的消息处理函数，用于处理窗口的各种消息。

// 窗口过程函数
LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hwnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
    switch (uMsg)
    {
        //......
    }
}

如上，我们声明 WindowProc 函数为窗口过程函数，然后我们需要将窗口过程函数的地址赋给WNDCLASS结构体变量的lpfnWndProc成员。代码如下。

wc.lpfnWndProc = WindowProc;

绘制小球

要想绘制小球，我们需要接收WM_PAINT窗口消息类型，该窗口消息用于绘图和更新窗口的外观。

case WM_PAINT:
{
	return 0;
}

最后的 return 0; 表示消息已经得到处理，不需要进一步传递处理。

接收到窗口消息后，首先通过调用 BeginPaint 函数获取绘图设备上下文(hdc)和绘图相关的信息(ps)。

PAINTSTRUCT ps;
HDC hdc = BeginPaint(hwnd, &ps);

然后，通过调用 GetClientRect 函数获取窗口的客户区矩形(rc)，该矩形表示窗口的绘图区域。

RECT rc;
GetClientRect(hwnd, &rc);

接下来，通过调用 FillRect 函数，使用指定的画刷将窗口的客户区填充为指定的颜色。

FillRect(hdc, &rc, (HBRUSH)(COLOR_WINDOW + 1));

这里使用 (HBRUSH)(COLOR_WINDOW + 1) 表示使用系统默认的窗口背景色。

然后，通过调用 CreatePen 和 CreateSolidBrush 创建画笔(hPen)和画刷(hBrush)，并将它们选入绘图设备上下文(hdc)中，用于绘制小球。

// 设置画笔和画刷
HPEN hPen = CreatePen(PS_SOLID, 2, RGB(255, 0, 0));
HBRUSH hBrush = CreateSolidBrush(RGB(0, 255, 0));
SelectObject(hdc, hPen);
SelectObject(hdc, hBrush);

通过Ellipse()方法，我们可以绘制出一个椭圆。

该方法的第一个参数是设备上下文句柄，这个参数指定了要在哪个设备上下文中进行绘制。第二和第三个参数是小球的左上角坐标，表示小球在窗口中的位置。分别是x和y的坐标，这就用我们之前声明的全局变量就好了。最后两个参数是我们小球的右下角坐标，我们可以通过对我们左上角的坐标+一个值，来规定小球的大小。比如说我们可以使用ballX + 20 和 ballY + 20 作为小球的右下角坐标，表示小球的宽高都是 20 像素。

// 绘制小球
            Ellipse(hdc, ballX, ballY, ballX + 20, ballY + 20);

然后，将不再使用的画笔(hPen)和画刷(hBrush)资源释放，以避免内存泄漏，通过调用 DeleteObject 函数进行资源删除。

 // 释放资源
DeleteObject(hPen);
DeleteObject(hBrush);

最后，通过调用 EndPaint 函数结束绘图操作，并通知系统已完成窗口绘制。

EndPaint(hwnd, &ps);

完整代码如下所示：

// 窗口过程函数
LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hwnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
    switch (uMsg)
    {
        case WM_PAINT:
        {
            PAINTSTRUCT ps;
            HDC hdc = BeginPaint(hwnd, &ps);
            
            // 清除窗口内容
            RECT rc;
            GetClientRect(hwnd, &rc);
            FillRect(hdc, &rc, (HBRUSH)(COLOR_WINDOW + 1));
            
            // 设置画笔和画刷
            HPEN hPen = CreatePen(PS_SOLID, 2, RGB(255, 0, 0));
            HBRUSH hBrush = CreateSolidBrush(RGB(0, 255, 0));
            SelectObject(hdc, hPen);
            SelectObject(hdc, hBrush);

            // 绘制小球
            Ellipse(hdc, ballX, ballY, ballX + 20, ballY + 20);

            // 释放资源
            DeleteObject(hPen);
            DeleteObject(hBrush);

            EndPaint(hwnd, &ps);
            return 0;
        }
    }
}

空格回弹

接下来我们实现空格回弹的操作。

在窗口消息处理函数中，我们检查窗口消息，如果窗口消息类型是 WM_KEYDOWN 消息，就表示当前有按键按下了。

case WM_KEYDOWN:
{
}

接下来我们检查wParam变量，查看按下的按键是否是空格。
wParam变量是窗口消息处理函数的一个参数，这个变量中有哪个按键被按下的消息，它是一个无符号整数，代表按下的键的虚拟键码。
虚拟码是定义在 Windows.h 头文件中的常量，也叫虚拟键码。
而我们空格键的虚拟码就是VK_SPACE.
通过如下代码判断按下的是否是空格。

if (wParam == VK_SPACE)

当空格键被按下时，我们改变小球的移动速度，将速度 velocityX 和 velocityY 的值取反，以改变小球的速度。通过将速度取反，使小球在水平和垂直方向上的运动方向都将改变。

最后，通过 return 0; 表示消息已经得到处理，不需要进一步传递处理。

如下所示：

        case WM_KEYDOWN:
        {
            // 按下空格键时改变小球速度
            if (wParam == VK_SPACE)
            {
                velocityX = -velocityX;
                velocityY = -velocityY;
            }
            return 0;
        }

小球碰壁

要知道小球是否碰壁，我们要时刻监视，通过WM_TIMER窗口消息，我们可以定时检查小球是否碰壁。
WM_TIMER表示定时器消息，它会周期性地触发。

case WM_TIMER:
{
    return 0;
}

当接收到 WM_TIMER 消息时，即定时器到达了指定的时间间隔时，会执行case后的代码块。

最后的 return 0; 表示消息已经得到处理，不需要进一步传递处理。

接下来，我们需要更新小球的位置。根据当前的速度 (velocityX 和 velocityY)，将小球的水平和垂直位置分别增加对应的速度值。

// 更新小球的位置
ballX += velocityX;
ballY += velocityY;

然后，通过调用 GetClientRect 方法，可以获取到窗口的客户区域（注意，该区域不包括标题栏和边框），然后将其存储在一个RECT类型的变量中。

RECT rc;
GetClientRect(hwnd, &rc);

接下来，要根据小球的位置以及窗口的边界，检查小球是否与窗口边界发生碰撞。如果小球的横坐标 (ballX) 小于等于 0 或大于等于窗口的宽度减去小球的宽度，即小球到达了窗口的左右边界，那么将水平速度取反，从而使小球改变水平方向的运动。
如果小球的纵坐标 (ballY) 小于等于 0 或大于等于窗口的高度减去小球的高度，即小球到达了窗口的上下边界，那么将垂直速度取反，从而使小球改变垂直方向的运动。

if (ballX <= 0 || ballX >= rc.right - 20)
{
    velocityX = -velocityX;
}
if (ballY <= 0 || ballY >= rc.bottom - 20)
{
    velocityY = -velocityY;
}

最后，通过调用 InvalidateRect 函数，请求重新绘制窗口的客户区域，使得小球的位置更新后能够在窗口中显示出来。

InvalidateRect(hwnd, NULL, TRUE);

完整代码

#include 

// 小球的初始位置和速度
int ballX = 50;
int ballY = 50;
int velocityX = 5;
int velocityY = 5;
// 窗口过程函数
LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hwnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam);
// 程序入口
int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int nCmdShow)
{
    // 注册窗口类
    WNDCLASS wc = {0};
    wc.lpfnWndProc = WindowProc;
    wc.hInstance = hInstance;
    wc.lpszClassName = "MyWindowClass";
    RegisterClass(&wc);
    
    // 创建窗口
    HWND hwnd = CreateWindowEx(
        0,
        "MyWindowClass",
        "移动小球",
        WS_OVERLAPPEDWINDOW,
        CW_USEDEFAULT,
        CW_USEDEFAULT,
        800,
        600,
        NULL,
        NULL,
        hInstance,
        NULL);

    // 设置定时器，控制小球移动
    SetTimer(hwnd, 1, 30, NULL);

    // 显示窗口
    ShowWindow(hwnd, nCmdShow);

    // 消息循环
    MSG msg;
    while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
    {
        TranslateMessage(&msg);
        DispatchMessage(&msg);
    }

    return 0;
}

// 窗口过程函数
LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hwnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
    switch (uMsg)
    {
        case WM_PAINT:
        {
            PAINTSTRUCT ps;
            HDC hdc = BeginPaint(hwnd, &ps);
            
            // 清除窗口内容
            RECT rc;
            GetClientRect(hwnd, &rc);
            FillRect(hdc, &rc, (HBRUSH)(COLOR_WINDOW + 1));
            
            // 设置画笔和画刷
            HPEN hPen = CreatePen(PS_SOLID, 2, RGB(255, 0, 0));
            HBRUSH hBrush = CreateSolidBrush(RGB(0, 255, 0));
            SelectObject(hdc, hPen);
            SelectObject(hdc, hBrush);

            // 绘制小球
            Ellipse(hdc, ballX, ballY, ballX + 20, ballY + 20);

            // 释放资源
            DeleteObject(hPen);
            DeleteObject(hBrush);

            EndPaint(hwnd, &ps);
            return 0;
        }
        case WM_KEYDOWN:
        {
            // 按下空格键时改变小球速度
            if (wParam == VK_SPACE)
            {
                velocityX = -velocityX;
                velocityY = -velocityY;
            }
            return 0;
        }
        case WM_TIMER:
        {
            // 更新小球的位置
            ballX += velocityX;
            ballY += velocityY;

            // 碰到窗口边界时改变方向
            RECT rc;
            GetClientRect(hwnd, &rc);
            if (ballX <= 0 || ballX >= rc.right - 20)
            {
                velocityX = -velocityX;
            }
            if (ballY <= 0 || ballY >= rc.bottom - 20)
            {
                velocityY = -velocityY;
            }

            // 重绘窗口
            InvalidateRect(hwnd, NULL, TRUE);
            return 0;
        }
        case WM_DESTROY:
            PostQuitMessage(0);
            return 0;
        default:
            return DefWindowProc(hwnd, uMsg, wParam, lParam);
    }
}