我的游戏：走迷宫（DirectX版）

 最近刻苦钻研两三天，终于把我的迷宫程序显示在图形化的界面上了，为此我花了大量的时间来看各类的参考书、网上搜索的资料和MSDN。我想把我的程序给大家看看，也希望大家能受到启发。只要自己刻苦钻研，就没有什么事情能够难倒你们。
 上次的程序是建立在win32控制台上的。这个程序只是我研究迷宫自动生成算法的时候使用的。现在算法打通了，我们就应该使用图形化编程来使我们的迷宫做得更漂亮些。首先大家看看我迷宫的预览图吧。

 怎么样，比以前那个控制台的要好多了吧。为了这个效果，我没有少花心思。这个迷宫除了能够电脑自动随机生成以外，还能显示当前迷宫的大小（大侠就见笑了，因为这些工作很容易就能搞定的）。图形化的程序借鉴的是我常常看的那本DirectX书上的例子程序。这些程序使我的开发周期缩短了很多。但是遗憾的是，这些函数我到现在还没有掌握该如何使用。姑且先来个移花接木吧。
 首先看看我这个项目的文件示意图吧。

 以下是我这个项目的文件之间的关系。

 好了，现在该开始和大家说说我这个迷宫是如何实现的吧。首先的栈结构JStackDefine.h和JStackDefine.cpp文件没有作任何改动。随后因为考虑到代码精简的原因，我删除了一些头文件。像MazeDefine.h就没有了。MazeAutoCreate.h和MazeAutoCreate.cpp也精简了许多。那么首先从这些文件说起吧。

 这里迷宫的基本结构是没有改变的，为了调用的方便，我在这个文件中加入了我的定点结构。它包含xyz坐标和rhw属性，另外还有颜色的属性。以后为了判断是墙还是道路，可以用不同的颜色来表示。另外，迷宫的行列也可以自己定义。到时候只需要用改变宏就可以对迷宫的大小进行更改（特别注意：迷宫的大小不能过大，因为会出现堆栈溢出的现象。我试了试105×63的还是可以的，但是是69×115的就会出现堆栈溢出的错误）。另外将GetRandom()函数声明为内联函数，可以加快程序的运行速度。

#ifndef _J_MAZEAUTOCREATE_H_
#define _J_MAZEAUTOCREATE_H_

// 迷宫的基本结构
struct Maze
{
 int i, j;
 int state;
};

// 我们自定义的顶点结构
struct stD3DMaze
{
 void Assign( float x_in, float y_in, float z_in, float rhw_in, unsigned long color_in )
 {
  x = x_in;
  y = y_in;
  z = z_in;
  color = color_in;
 }
 float x, y, z, rhw;
 unsigned long color;
};

//定义迷宫的行、列
#define M   7
#define N   11

// 我们自定义的FVF，表示顶点有位置，而且经过了矩阵变换，而且是有漫反射颜色的
#define D3DFVF_VERTEX (D3DFVF_XYZRHW | D3DFVF_DIFFUSE)

void MazeAutoCreate(  Maze m[][N] );
void MazeInitialize(  Maze m[][N] );

inline int GetRandom( int seed );
void RandomPath(  Maze m[][N] );
#endif

 

 接下来就是我的MazeAutoCreate.cpp文件了。

#include <ctime>

#include "JStackDefine.h"
#include "JStackDefine.cpp"//Essential because template function body needs calling.
#include "MazeAutoCreate.h"

void MazeAutoCreate( Maze m[][N] )
{
 //首先选择一条路
 MazeInitialize( m );
 RandomPath( m );
}

void MazeInitialize( Maze m[][N] )
{
 int i, j;
 for ( i = 0; i < M; i++)
  for ( j = 0; j < N; j++)
  {
   m[i][j].i = i;
   m[i][j].j = j;
  }

}

inline int GetRandom( int seed )
{
 return (int)time( NULL )/seed%4;
}

void RandomPath( Maze m[][N] )
{
 JStack<Maze> mStack; // 对堆栈进行实例化
 int i = (M/3)*2, j = (N/3)*2;
 int r = 3;// 种子的初始值，随后它会自加，从而保证随机性
 Maze temp = { i, j, 0 };// 临时的Maze结构
 bool lock[4] = { false, false, false, false };//四个方向的锁

 m[i][j].state = 1;
 mStack.Push( temp );

 while ( 1 )
 {
  temp.i = i, temp.j = j;

  switch ( GetRandom( r++ ) )
  {
  case 0:// 向上
   if ( lock[0] == false//是否被锁住
    && i > 1 /*是否越界*/
    && m[i-2][j].state != 1 /*隔一块是否为空*/
    && mStack.GetTop().i != i-2 )/*是否走回头路*/
   { mStack.Push( temp ); m[i-1][j].state = 1; m[i-2][j].state = 1; i-=2; lock[0] = false, lock[1] = false, lock[2] = false, lock[3] = false;/*Move back to false*/}
   else lock[0] = true;
   break;

  case 1:// 向下
   if ( lock[1] == false//是否被锁住
    && i < M-2 /*是否越界*/
    && m[i+2][j].state != 1 /*隔一块是否为空*/
    && mStack.GetTop().i != i+2 )/*是否走回头路*/
   { mStack.Push( temp ); m[i+1][j].state = 1; m[i+2][j].state = 1; i+=2; lock[0] = false, lock[1] = false, lock[2] = false, lock[3] = false;/*Move back to false*/}
   else lock[1] = true;
   break;
  case 2:// 向左
   if ( lock[2] == false//是否被锁住
    && j > 1 /*是否越界*/
    && m[i][j-2].state != 1 /*隔一块是否为空*/
    && mStack.GetTop().j != j-2 )/*是否走回头路*/
   { mStack.Push( temp ); m[i][j-1].state = 1; m[i][j-2].state = 1; j-=2; lock[0] = false, lock[1] = false, lock[2] = false, lock[3] = false;/*Move back to false*/}
   else lock[2] = true;
   break;
  case 3:// 向右
   if ( lock[3] == false//是否被锁住
    && j < N-2 /*是否越界*/
    && m[i][j+2].state != 1 /*隔一块是否为空*/
    && mStack.GetTop().j != j+2 )/*是否走回头路*/
   { mStack.Push( temp ); m[i][j+1].state = 1; m[i][j+2].state = 1; j+=2; lock[0] = false, lock[1] = false, lock[2] = false, lock[3] = false;/*Move back to false*/}
   else lock[3] = true;
   break;
  }

  if ( lock[0] == true && lock[1] ==true && lock[2] == true && lock[3] == true )
  {
   if ( mStack.IsEmpty() == true )
   {
    m[0][0].state = m[M-1][N-1].state = 2;// 将入口和出口标出
    return;
   }
   else
   {
    i = mStack.GetTop().i;
    j = mStack.GetTop().j;
    mStack.Pop();
    lock[0] = false, lock[1] = false, lock[2] = false, lock[3] = false;// 解锁
   }
  }
 }
}

 由于没有了控制台显示，所以MazeShow()函数就没有了。另外，由于文件调用的缘故，我这里没有使用全局变量，而是使用了传二维数组这种方式。但是就是这个使我花费了大量的时间。我还借了《标准c++宝典》来仔细研究怎样传二维数组的地址。看来自己的底子还是不行啊。

 接下来介绍的是DirectRender.h文件。这个文件把一些需要添加的头文件、链接的库都列了出来，并且定义了窗口的宽和高。还有一些函数的声明。如下图所示。

#ifndef _J_DIRECTRENDER_H_
#define _J_DIRECTRENDER_H_

// 需要包含DirectX的头文件
#include<d3d9.h>
#include<d3dx9.h>
#pragma comment(lib, "d3d9.lib")
#pragma comment(lib, "d3dx9.lib")

//窗口以及缓存的大小
#define WIDTH  640
#define HEIGHT  480

// 函数的声明
bool InitializeD3D( HWND hWnd, bool fullscreen );
bool InitializeMaze( void );
void RenderScene( void );
void Shutdown( void );

#endif

 

 于此对应的就是DirectRender.cpp文件了。这个文件是我最近三天修改次数最多的文件了。这个文件主要负责绘图。

#include <stdio.h> // 要调用sprintf函数

#include "DirectRender.h"
#include "MazeAutoCreate.h"

// Direct3D的对象和设备
LPDIRECT3D9 g_D3D = NULL;
LPDIRECT3DDEVICE9 g_D3DDevice = NULL;

// 顶点缓存，用来装载几何图形
LPDIRECT3DVERTEXBUFFER9 g_VertexBuffer = NULL;

// DirectX字体全局变量
LPD3DXFONT g_DemoFont = NULL;
RECT g_DemoFontPosition = {0, 0, 0, 0};


bool InitializeD3D(HWND hWnd, bool fullscreen)
{
 D3DDISPLAYMODE displayMode;

 // 创建D3D对象
 g_D3D = Direct3DCreate9(D3D_SDK_VERSION);
 if(g_D3D == NULL) return false;

 // 获取计算机显示的模式
 if(FAILED(g_D3D->GetAdapterDisplayMode(D3DADAPTER_DEFAULT,
  &displayMode))) return false;

 // 为创建D3D设备做好准备
 D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp;
 ZeroMemory(&d3dpp, sizeof(d3dpp));

 //全屏选项
 if(fullscreen)
 {
  d3dpp.Windowed = FALSE;
  d3dpp.BackBufferWidth = WIDTH;
  d3dpp.BackBufferHeight = HEIGHT;
 }
 else
  d3dpp.Windowed = TRUE;

 //设置后台缓存
 d3dpp.SwapEffect = D3DSWAPEFFECT_DISCARD;
 d3dpp.BackBufferFormat = displayMode.Format;


 // 创建D3D设备
 if(FAILED(g_D3D->CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT,
  D3DDEVTYPE_HAL, hWnd, D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING,
  &d3dpp, &g_D3DDevice))) return false;

 // 创建需要进行显示的对象
 if(!InitializeMaze()) return false;

 return true;
}

// 将迷宫数据m[M][N]转换成顶点缓存的函数
void TranslateToVertex( Maze m[][N], stD3DMaze* pObj )
{
 // 规定每一块的宽度和高度
 float perWidth = WIDTH*0.78125f/N;
 float perHeight = HEIGHT*0.625f/M;
 // 规定起始方块的位置
 float startX = WIDTH*0.109f;
 float startY = HEIGHT*0.1875f;

 unsigned long color;
 int i, j;

 for ( i = 0; i < M; i++ )
 {
  for ( j = 0; j < N; j++)
  {
   switch ( m[i][j].state )
   { // 判断颜色
   case 0:color = D3DCOLOR_XRGB(255, 255, 255); break;
   case 1:color = D3DCOLOR_XRGB(80, 80, 80); break;
   case 2:color = D3DCOLOR_XRGB(180, 0, 0); break;
   } // 开始转换为顶点格式
   pObj->Assign( startX, startY, 0, 1, color ); pObj++;
   pObj->Assign( startX + perWidth, startY, 0, 1, color ); pObj++;
   pObj->Assign( startX, startY + perHeight, 0, 1, color ); pObj++;
   pObj->Assign( startX, startY + perHeight, 0, 1, color ); pObj++;
   pObj->Assign( startX + perWidth, startY, 0, 1, color ); pObj++;
   pObj->Assign( startX + perWidth, startY + perHeight, 0, 1, color ); pObj++;
   startX += perWidth;
  }
  startX = WIDTH*0.109f;
  startY += perHeight;
 }
}

// 初始化对象的函数
bool InitializeMaze( void )
{
 // 创建字体
 if( FAILED( D3DXCreateFont( g_D3DDevice, 26, 0, 0, 0, 0,
  DEFAULT_CHARSET, OUT_DEFAULT_PRECIS, DEFAULT_QUALITY,
  DEFAULT_PITCH | FF_DONTCARE, "黑体",
  &g_DemoFont) ) ) return false;

 // 设置字体的位置
 g_DemoFontPosition.top = 0;
 g_DemoFontPosition.left = 0;
 g_DemoFontPosition.right = WIDTH;
 g_DemoFontPosition.bottom = HEIGHT;

 // 这里定义了maze类的对象
 stD3DMaze objData[M*N*6] = { 0 };
 Maze m[M][N] = { 0 };

 // 自动创建迷宫，把迷宫的值放在m[M][N]数组上
 MazeAutoCreate( m );
 // 将迷宫数据m[M][N]转换成顶点缓存
 TranslateToVertex( m, objData);

 // 创建顶点缓存
 if(FAILED(g_D3DDevice->CreateVertexBuffer(sizeof(objData), 0,
  D3DFVF_VERTEX, D3DPOOL_DEFAULT, &g_VertexBuffer,
  NULL))) return false;

 // 将顶点缓存注入内存中
 void *ptr;

 if(FAILED(g_VertexBuffer->Lock(0, sizeof(objData),
  (void**)&ptr, 0))) return false;

 // 数据的复制
 memcpy(ptr, objData, sizeof(objData));

 g_VertexBuffer->Unlock();

 return true;
}

// 渲染场景的函数
void RenderScene( void )
{
 char str[50];
 sprintf( str, "迷宫大小：%d×%d", N, M );

 // 将后台缓存置为空
 g_D3DDevice->Clear(0, NULL, D3DCLEAR_TARGET,
  D3DCOLOR_XRGB(0,0,0), 1.0f, 0);

 // 开始渲染场景
 g_D3DDevice->BeginScene();

 // 设置字体的位置并显示出来
 g_DemoFontPosition.top = 32;
 g_DemoFont->DrawText( NULL, "我的游戏：走迷宫  蒋轶民制作",
  -1, &g_DemoFontPosition, DT_CENTER,
  D3DCOLOR_XRGB(185, 220, 0 ) );

 g_DemoFontPosition.top = 60;
 g_DemoFont->DrawText( NULL, str,
  -1, &g_DemoFontPosition, DT_CENTER,
  D3DCOLOR_XRGB(185, 220, 0 ) );

 // 渲染物体
 g_D3DDevice->SetStreamSource(0, g_VertexBuffer, 0,
  sizeof(stD3DMaze));
 g_D3DDevice->SetFVF(D3DFVF_VERTEX);
 g_D3DDevice->DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLELIST, 0, M*N*2);

 // 场景结束，停止渲染
 g_D3DDevice->EndScene();

 // 显示场景
 g_D3DDevice->Present(NULL, NULL, NULL, NULL);
}

//释放空间的函数
void Shutdown( void )
{
 //释放空间
 if(g_D3DDevice != NULL) g_D3DDevice->Release();
 if(g_D3D != NULL) g_D3D->Release();
 if(g_VertexBuffer != NULL) g_VertexBuffer->Release();

 // 将指针置为空
 g_D3DDevice = NULL;
 g_D3D = NULL;
 g_VertexBuffer = NULL;
}

 

 使用sprintf()函数，为的是把数字类型（整型、实型等）转化为字符串类型，所以需要包含stdio.h文件。然后是与D3D有关的全局变量。之后就是初始化D3D函数InitializeD3D()、创建Maze对象函数InitializeMaze()、渲染场景函数RenderScene()和释放空间函数Shutdown()。其中有一个我刚刚没有介绍的，这个是我自己编辑的函数：TranslateToVertex()。这个函数的作用是将迷宫数据m[M][N]转换成顶点缓存。其实不要小看一个7×11的迷宫，其实它要渲染7×11×2个三角形，有7×11×6个顶点数据！试想要是69×115的迷宫要渲染多少个三角形，有多少个顶点。所以堆栈溢出那是必然的了。除非你的计算机的配置很高，要不然还是不要折磨你的计算机了，毕竟进行栈的操作效率比较低。
 另外说明一下，使用一系列的宏和一系列的计算，我们可以确保在迷宫的大小改变的情况下不改变渲染区域的大小。这就要数学学得好的人花工夫了。所以这些运算
“// 规定每一块的宽度和高度
 float perWidth = WIDTH*0.78125f/N;
 float perHeight = HEIGHT*0.625f/M;
 // 规定起始方块的位置
 float startX = WIDTH*0.109f;
 float startY = HEIGHT*0.1875f;”是值得的。

 然后就是MainFrame.h文件。这个文件比较简单，只有一条简单的包含语句。

#ifndef _J_MAINFRAME_H_
#define _J_MAINFRAME_H_

// 包含DirectRender.h头文件
#include "DirectRender.h"

#endif

 然后就是我们的MainFrame.cpp文件了。这个cpp文件包含了消息处理函数和主函数。这里除了自己添加的是否全屏的选项外，其余的和书上的例子程序无异。文件的代码如图所示。

// 蒋轶民制作 E-mail：[email protected]
// This is a demo confirming how direct draw works
#include<windows.h>
#include "MainFrame.h"

#define APPCLASS        "我的DirectX迷宫"
#define WINDOW_TITLE    "我的DirectX迷宫（一）"

LRESULT WINAPI MsgProc(HWND hWnd, UINT msg, WPARAM wp, LPARAM lp)
{
    switch(msg)
    {
    case WM_DESTROY:
        PostQuitMessage(0);
        break;
    case WM_KEYUP:
        if(wp == VK_ESCAPE) PostQuitMessage(0);
        break;
    }
    return DefWindowProc(hWnd, msg, wp, lp);
}


int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInst, HINSTANCE prevhInst, LPSTR cmdLine, int show)
{
    // 注册窗口类
    WNDCLASSEX wc = { sizeof(WNDCLASSEX), CS_CLASSDC, MsgProc,
        0, 0, GetModuleHandle(NULL), NULL, NULL,
        NULL, NULL, APPCLASS, NULL };

    RegisterClassEx(&wc);

    // 创建窗口
    HWND hWnd = CreateWindow( APPCLASS, WINDOW_TITLE,
        WS_OVERLAPPEDWINDOW , 100, 50,
        WIDTH, HEIGHT, GetDesktopWindow(), NULL,
        wc.hInstance, NULL);

    bool fullscreen = false;
    if ( MessageBox( NULL, "是否进行全屏显示？", WINDOW_TITLE, MB_ICONQUESTION | MB_YESNO ) == IDYES )
    {
        fullscreen = true;// 全屏显示
        ShowCursor( false );// 隐藏鼠标指针
    }

    // 显示窗口
    ShowWindow(hWnd, SW_SHOWDEFAULT);
    UpdateWindow(hWnd);

    // 初始化Direct3D
    if( InitializeD3D( hWnd, fullscreen ) )
    {
        // 进入消息循环
        MSG msg;
        ZeroMemory(&msg, sizeof(msg));

        while(msg.message != WM_QUIT)
        {
            if(PeekMessage(&msg, NULL, 0U, 0U, PM_REMOVE))
            {
                TranslateMessage(&msg);
                DispatchMessage(&msg);
            }
            else
            {
                RenderScene();
            }
        }
    }

    // 解除注册窗口
    UnregisterClass(APPCLASS, wc.hInstance);
    return 0;
}

 

 测试运行：首先是一个消息对话框，提示是否全屏。

 然后就是我们的迷宫了，渲染的时间有1到2秒左右吧，差强人意。看看D3D的游戏速度很快，说明我的代码还有优化的空间。

 好了，在苦苦挣扎10余天后，我终于用DirectX把自己的迷宫编辑出来了。当编辑出来的时候，那时真的很自豪。我恨不得把我的成果告诉所有我认识的人。现在也是不敢把自己的成果独享，所以将自己的心得写成日志，希望大家能有所启发。谢谢赏阅！