13. C语言从零实现推箱子游戏

1 C语言入门

学习编程之前，我们必须要明白一点：编程的过程，实际上就是人与计算机对话的过程。

就和中文、英文一样，编程语言也是一门语言，只不过与这些自然语言不同，编程语言是一种有限制性的语言而已。

什么是限制性？

那就是一种语义有其固定的规则写法，而自然语言，你却可以任意组合近乎无穷的表达方式。

比如一个动作：吃饭。

那么编程语言的规则可能就只有这一个(或少数几个)形式：吃饭，**你吃饭 **之类的。

而自然语言，你却可以随便说，只要别人能理解你的意思就行了，比如：吃中饭！，吃晚饭 之类的。

1.1 C语言是什么？

正如自然语言有中文、英文、日语等等。

编程语言也有很多：C、C++、python、java、go、rust……

而C语言就是其中一门非常古老的语言。

虽然古老，其直到今天依旧生命力顽强，所以对于新人来说，我依旧建议你将它作为第一门编程语言进行学习。

因为它几乎是现代互联网的基础，你如今所能看到的一切：电脑、手机、智能手表、汽车……都有它的影子。

原因无它，就是因为它接近底层，效率足够高。

它可以让你肆无忌惮、随心所欲的操控你想操控的一切，而代价就是，编程过程中充满着凶险，开发效率缓慢等。

但无论如何，我认为学习它都是有必要的，因为它深入底层的这个特性，你才能透过它真正理解一切。

学会了它，以后你再去学习其它更高级的语言，只会觉得轻松~

因为如今的高级语言，大多数都是在C（或C++）上开发而来的。

1.2 如何学习？

我并不希望从0开始，硬给你讲述一些固有的规则，那实在是太无聊的，因为这些内容你在互联网上已经可以随处可见、任何不懂的知识点都可以询问ChatGPT、DeepSeek等AI。

为了能够让你感受到编程是一件很酷的事情，本文会以项目为主导带大家学习。

也就是说，我会从一个有趣的项目开始，从0带着大家开发，而从这个过程当中，我们一定会遇到很多难点、问题。

之后，我们就会想办法去解决它，从中学习知识。

死板的知识是无趣的，只有将学到的东西应用到实践中，从实践中学习到知识，才能让学习变得有趣！

2 项目介绍

为了让学习C语言的过程没那么无聊，本文会以一个经典游戏推箱子为主导来学习相关知识点。

这个游戏非常的经典有趣，代码量也算是中规中矩，最终大概有三百行左右的样子，再加上其中可以运用到很多各个编程方面的知识，拿来练手最合适不过了！

最终完成后呈现出来的效果如下：

当然，如果你稍微了解过一点C语言，都是知道C语言本身是写不出这样好看的游戏界面的。

对，C语言本身确实写不出来，但它可以调用其它第三方库啊！

因此这个项目涉及到的知识点还是很多的。

基本的C语言语法就不说了，那肯定是会用到的。

除此之外还有：文件操作、GUI编程、第三方库的使用等等。

3 了解软件

无论要做什么，首先从一个较为宏观的角度去了解它都是一件非常有必要的事情。

不过初学者却很难站到一个更高的角度来审视，而这也就是本教程所存在的意义了。

本教程最终实现的目标是：推箱子小游戏。那么第一个问题就是，什么是游戏？

3.1 理解游戏

广义上来说，游戏当然不仅仅是指电脑、手机游戏，比如小时候玩过的捉迷藏，当然也可以叫做游戏。

但由于本教程是教编程相关的，所以这里指代的游戏，就可以狭义的称其为游戏软件。

游戏软件，与你手机、电脑上用的其它软件，比如QQ、微信、支付宝等，并没有什么区别，都是软件。

它们都是运行在电脑、手机上的一个个程序而已，只不过游戏更侧重于娱乐，而其它软件则更侧重于实用，仅此而已。

3.2 什么是程序?

上面我提到了一个词：程序。

广义上讲，就是规定的一系列步骤，比如现实世界中的司法程序。

而狭义上来说，计算机所运行的一系列指令组合起来，实现某一个功能，便可称其为程序。

也许你已经听到过无数遍了，计算机的本质其实就是二进制的0和1。

无论是你看的视频、听的音乐、玩的游戏，在计算机眼中都是二进制的0和1，除此之外，计算机就什么都不认识了。

那计算机为什么能仅仅依靠0和1两个数字就能展现出我们所能看到的如何繁荣的互联网呢？

答案就是数量。

虽然一位数字只能表达两个信号：0或1，即 $2^1$ 。

但如果是两位，那就能表达四个信号：00、11、01、10，即：$2^2$。

而如果是8位呢？那就能表达 $2^8$ 个信号。

这样能表达的含义不就丰富起来了吗！

比如用 00001111 这个8位的二进制数字信号，人为的规定其是做乘法运算的，00001100 这个8位的二进制数字信号，人为的规定其是做加法运算的。

那么计算机便能只在认识0和1这两个数字的基础上，完成超越二进制的加法以及乘法运算了！

而这就是早期的机器语言，即二进制编程，面向机器编程。

这样的机器指令可能有数百个之多，人为记忆起来是很困难的。

那我们就可以用我们所知道的符号来代替它呀！

比如：用符号mul代替 00001111 这个数字，用符号add代替00001100 等。

这样我们写代码的时候，就不用写这些二进制数字了，而是可以直接用这些符号来写了。

写完之后呢，再通过一个提前写好的程序，来将这些符号重新转化为对应的二进制指令数字，交给计算机执行不就行了？

第一个将符号转换为二进制数字的程序肯定是用机器码写的，其开发的痛苦程度都不用多说了！

这便是汇编语言的由来，它的每一个符号都对应着一段二进制机器指令。

但汇编指令写起来仍然很痛苦啊！

举个例子，以下就是用汇编语言打印 hello world 的代码：

DATA SEGMENT  
    BUF DB 'HELLO WORLD!$'  
DATA ENDS  
CODE SEGMENT  
    ASSUME  CS:CODE,DS:DATA  
START:  
    MOV AX,DATA  
    MOV DS,AX  
    LEA DX,BUF  
    MOV AH,09H
    INT 21H  
    MOV AH,4CH  
    INT 21H  
CODE ENDS  
END START  

写好上面这串代码后，我们还需要找到对应的汇编程序将其翻译为二进制后，才能让计算机来执行。

是不是只是看着就很绝望？

为了简化程序员的负担，后面就出现了更加高级的语言，也就是我们本系列文章要讲解的C语言：

#include<stdio.h>
int main(){
	print("hello world");
	return 0;
}

同样是输出一个hello world，是不是比汇编要简单多了？

不过其原理同样不复杂，就是在汇编的基础上，又添加了一层而已。

当你写好了这段C语言代码，通过对应的C语言编译器，就会将其翻译为汇编代码，最终再通过汇编程序将其翻译为计算机能够理解的机器码，也就是二进制数字。

虽然这样做可能会损失一部分性能，但如今的编译器非常强大，与为我们提供的开发速度来说，这点损耗已经完全算不上什么了。

甚至可以说，就算你手写汇编，也不一定比用C语言编译器编译后的汇编性能更好。

而第一个C语言编译器程序不出意外的话，自然也就是用汇编语言写的了。

以上，当我们用C语言写好一段代码后，程序的执行流程：

1. 将C语言代码翻译会汇编代码
2. 将汇编代码翻译为机器码
3. 计算机执行机器码

而作为程序员来说，程序，常常就是指代的我们所写的代码。

对于本系列来说，也就是C语言代码。

通过写代码，我们就能够让计算机做一些我们想让它做的事情。

4 认识VS

前面可能有点无聊，因为都是一些比较空洞的概念。

但总体来说，你只需要知道，当我们写好C语言代码后，是需要依靠一个叫做编译器的东西将其翻译为二进制的，就可以了。

而本节，就是来介绍这个编译器的。

4.1 编译器认识

编译器并不是只有一个，目前主流的操作系统主要分为两类：window系统、类unix系统。

其中window系统一般用的都是vc++编译器，而类unix等系统上用的则是GCC、Clang等编译器。

但比较烦人的是，这些不同的编译器实现的规格并不完全相同。

所有很多时候同一份C语言代码在某个编译器下能正常运行，可能在另一个编译器下就会报错。

因此在写C语言代码的时候，除了尽量用通用、标准的写法，也最好是提前知道自己的代码最终要使用哪个编译器上，就直接用该编译器进行开发。

当然，这种情况也是极少数的，大部分的C语言代码，在各个编译器中都是统一、可正常运行的。

4.2 安装编译器

那么首先我们第一步，就是来安装编译器了。

就目前来说，PC端的游戏一般都是运行在windows系统之上，大部分软件，第一适配的系统也必然是windows系统。

并且大部分新人使用的也应该是windows系统， 加上我个人比较熟悉windows系统。

因此本系列教程将以windows系统上的vc++编译器作为本系列教程所使用的编译器。

相比于其它编译器，vc++编译器是其中做的最好的（好在其有一个强大无比的集成开发环境），因此新人用来入门应该也是最容易的。

官网地址为：Visual Studio

点击跳转进入官网后，下载最新版的Visual Studio Community版本即可：

安装过程很简单，就一路点击即可，中间选项任意，唯一需要注意的点是下面这一步：

这个软件为集成开发环境（Integrated Development Environment，简称IDE）。

它不是编译器，但它包含了编译器，它是一个极其强大的综合体，这一点我们以后会体会到的。

这可以从它的官网介绍中看出一二：

而这里勾选的就是编译C语言代码的组件，你可以从它的内容中看到：MSVC、CLang等字眼。

其中MSVC便是前面提到的vc++编译器，Clang就是前面提到的clang编译器。

其默认使用的是msvc编译器，这个直接默认安装即可，不用理会。

如果你C盘容量不够，可以更改安装位置，我这里是直接安装到C盘的：

选择完成后，右下角有个安装按钮，点击安装，等待即可。

完成后，你就能看到一个类似下面这样的界面：

然后通过创建项目，我们就能够开始写代码了！

但为了让你能够更好的理解项目与我们所写的代码之间的关系，会在这里先暂缓，下文来介绍一下VS（Visual Studio的简称）中的各种逻辑、组织之间的关系。

5 hello world

有了编译器，我们就可以正式开始写代码了，而学习编程语言一个传统便是，第一步先尝试输出hello world。

为了输出hello world，我们就需要写程序。

由于VS是以项目为基本运行单位的，所以我们首先就需要创建一个项目：

项目也是有很多类型的，所以VS提前给我们准备好了很多可以直接用的项目模板。

但既然我们是学习，那自然还是从0开始了，即：选择空项目

最上方的红框可以用来筛选项目模板，选择好我们这里要创建的空项目，就可以点击下一步了。

然后在下一个配置页面，我们就用上了上一章介绍的知识点：

位置不说了，就是存放这个项目的文件夹，可以自行选择。

其中项目名称、解决方案名称，就是前文提到的项目、解决方案。

解决方案是包含项目的，所以一般来说，最下方那个：将解决方案和项目放在同一目录中，最好不要勾选。

除非你觉得你这个解决方案只会有这一个项目，那勾选了倒也没啥。

两者可以分别命名，我这里就直接默认了，然后继续下一步，点击右下角的创建即可。

VS强大而复杂，所以布局很多，但不要慌，其它的暂时都不用管，首先第一步就是找到解决方案资源管理器（一般在右边且默认打开）：

如果你的界面没有这个，可以从左上角的视图菜单中调出来：

现在解决方案里面就只有一个项目，而这个项目还是空的，所以我们还需要为其创建一个源文件，用来写代码：

最简单的方式就是点击这个源文件目录，然后按快捷键：Ctrl+Shift+A：

注意：前面的名字无所谓，但要将其默认后缀.cpp改为.c

因为实际上这个VC++编译器是C++语言的编译器，但C++完全兼容C语言，所以可以直接用，但为了让其能够识别出这是纯粹的C语言代码，就需要改一下这个后缀名。

这个快捷键哪来的？你可以直接右键这个目录也能一路找到添加文件的选项：

然后，你就可以在这个文件中写下这段代码：

#include<stdio.h>
int main() {
	printf("hello world");
}

样式如下：

写好后，点击上方的绿水箭头，就能编译运行了：

结果：

是不是非常方便！

在这个IDE中，我们只需要按下一个按钮就可以直接将代码编译完成之后，直接运行！

但还是要记住，它依旧执行了两个步骤：先编译，再运行。

那么编译后的二进制可执行文件呢？

它就存放在这个项目文件夹中，你也可以从上面的输出中看到它的位置：

在文件浏览器中也能找到：

但你现在直接点击运行它是看不出效果的，你大概只能看到一个黑色窗口一闪而逝。

这是因为我们的代码目前只输出了一个hello world就结束了，程序结束了，窗口就自然被销毁了。

后面我们会了解到如何让这个窗口保留下来。

6 了解内存

虽然可能有点啰嗦，但我发现有些新人即使已经写了几个月的代码了，却依旧不知道代码是怎么运行的。

所以还是决定稍微啰嗦一下。

因为受早期很多手机厂商宣传的影响，很多人都会把内存当作设备的存储空间大小。

但实际上，至少在编程领域，内存一般都指的是计算机的运行内存。

以前面编译生成的那个存放在文件夹中的二进制可执行文件(.exe)为例，它存放的位置是在硬盘中，而不是在内存中。

一般C盘、D盘的大小，指的是硬盘大小，用于长期存放数据的，即使你电脑关机，之后打开电脑，硬盘上的数据依旧存在。

而内存，则必须要时时刻刻通电才能保存数据，只要你关机，那么数据就会立刻丢失。

而想要运行一个软件，就必须要将这个软件从硬盘加载到内存中，才能运行。

所以，当你双击一个应用程序时，实际上其本质就是在将这个可执行文件的数据，加载到内存上去，这样计算机才能够运行它。

那么如何才能看到内存呢？

这可以从windows系统自带的任务管理器中查看。

快捷键为：win+X，其中win是键盘上画着窗口图案的那个键。一般在alt键旁边。

然后你就能从调出来的菜单中看到这个任务管理器，打开它即可：

然后就能在性能页面，看到内存：

比如我这里，就是32G的内存，已经用了14.8G了。

后面编程过程中，我们所有分配的空间，实际上都是在分配这个内存。

计算机上所有的应用程序使用的内存，都是在共用这个内存。

当这个内存占用量过大时，电脑就容易出现卡顿，此时你就可以选择去关闭一些占用内存大的应用来解决。

7 C语言基本语法

前面讲了这么多，终于来到了我们的正题：编程。

但光讨论编程细节、语法，是很没意思的，因为这种东西网上随便搜一搜都有一大堆。

所以本文会结合游戏推箱子，来探讨我们实现它具体需要哪些东西，而C语言又有哪些语法刚好可以使用。

7.1 基本代码结构

但在正式分析游戏前，了解一下C语言的基本结构是很有必要的，不然分析起来就会有种空中楼阁的感觉。

正如前面所提到的，一个C语言输出hello world，就需要以下几行代码：

#include<stdio.h>
int main() {
	printf("hello world");
   return 0;
}

如果我们不需要输出字符串，那么上面的结构还可以进行简化：

int main() {
    return 0;
}

也就是说，一个最简单的C语言程序，就是上面这个形式，这是每个C语言程序所必须的。

这被称为主函数，又称main函数，因为它的名字是main。

函数的内容我们后面再提，因为它还有点小复杂，目前你只需要记住这个格式即可。

其中的return 0;，这条语句的作用是返回这个函数的结果，在VS中就算你不写也不会报错，因为编译器会自动帮我们添加上。

并且我们需要知道的是，当将上面这份代码编译执行后，计算机就会从这个main函数的内部开始，遇到一句，执行一句。

有了这个结构，那么编译器就已经能够将其编译运行了。

但如果我们想要让它做点事，那就需要写语句了，即代码。

7.2 分析游戏逻辑

将推箱子游戏抽象一下，其实就是一个二维表格，

用数字1，代表墙壁，数字5，代表箱子，数字2，代表金蛋，而数字9，代表我们的人物角色。

那么我们的规则就有了：

• 数字9代表人物，可以在表格中移动，但不能越过墙壁1，且可以推动箱子5。
• 游戏的目标就是将箱子5需要推到金蛋2的位置。

只要我们把这个简单的游戏逻辑写好，之后再将这些数字替换为图片不就行了吗？

所以首先我们的第一个问题就是，如何表示这些数字，并让其可以移动。

7.3 二维数组、数据类型、变量

想要在C代码中表达一个二维表格很简单，可以像下面这样写：

int map[10][10];

这就是一个10*10的二维数组，你可以将其想象为上面看到的二维表格，并且我们还给它取了一个名字为map,即地图的意思。

这个名字称为变量名，它有一定的规则，这个可以自行网上查询，比如：C语言变量名命名规则。

而前面的int，标准说法就是数据类型，意思就是这个二维数组里面将用来存放整数。

int,即为整数单词integer的缩写，这是C语言的规定，不必想太多，记住即可。

结合前一章的内容，这句话的作用就是，在内存中分配一块可以存放10*10大小的整数二维数组内存空间，用于后面我们使用。

7.4 循环

只是有这样一个二维数组可能还不够，因为这块内存是系统分配给我们的，那这块内存以前存放的什么数据，我们怎么知道呢？

前面说过，内存是电脑所有应用共享的，而你得到的这块内存，很有可能是刚被其它应用程序使用完后，就马上交给你用的，此时这块内存上的数据完全未知。

所以一般来说，我们第一步都会先将其清0，

用最笨的方式，就是一个一个的去赋值，就像这样：

map[0][0]=0;
map[0][1]=0;

10*10=100，所以你需要这样写100次，才能将其全部赋值为0。

数字0的含义前面没有提，我们可以认为将其赋予为空，即作为游戏草地背景。

二维数组的使用方式就是像上面那样，第一个[]中写你想要访问第行，第二个[]中写你想要访问第几列。

那么这个时候，我们就需要用到循环了，它可以简化这种重复的步骤：

for(int i=0;i<10;i++){
	for(int j=0;j<10;j++){
		map[i][j]=0;
	}
}

循环对于新人来说，可能也有点复杂，但不要紧，我们可以从里到外刨析。

上面的代码完成了一件事情：将map这个二维数组全部清零了。

并且我们并没有写一百次map，而是只写了一次map[i][j]=0。

i代表二维数组的第几行，j代表二维数组的第几列，它们也叫变量：可变的量。

显然，这两个数字要分别能从0变化到9，这个赋值操作才能完成，而这就是循环的目的。

一个最简单的循环写法为：

for(;;){
}

也就是用单词for来写循环，后面紧跟小括号()，然后是大括号{}。

其中，小括号中还有两个分号;，将其分为了三个区：

• 第一个区：用于初始化变量，比如上面的int i=0，int j=0,这就是在初始化两个int类型的变量，名字为i和j的，初始值为0。
• 第二个区：用于判断是否继续循环，比如上面两个都是i<10，j<10，即，只有这两个变量小于10，这个循环才会持续下去，否则，这个循环就结束了。
• 第三个区：用于存放每次循环执行的代码，比如这里就是，每次循环，就会执行i++，j++，它们等价于i=i+1,j=j+1，即自身加1，每次循环都会执行一次。

而后面的大括号，就是每次循环要执行的内容了。

因此，一个for循环：

for(int i=0;i<10;i++){
	
}

意思就是执行十次后面的大括号中的内容，而每次执行，i都会自增1，这个特性就可以用来作为二维数组的行。

然后在循环中再放置一个循环，也就是二重循环：

for(int i=0;i<10;i++){
	for(int j=0;j<10;j++){
	
	}
}

由于第二个循环在第一个循环的大括号中，所以其达成的效果就很明显了。

外层的i每次循环一次，内部的j就循环10次(0-9)。

由于外层i一共要循环10次（0-9），因此内部j就循环的100次，分十次循环（0-9），这不就正好和二维数组对应上了吗？

第一行有10列，第二行也有10列，以此类推，共100个。

这个如果想不明白的，最好再去网上搜一搜、问问AI，理解明白再往下看，对于游戏来说，数组很重要。

只不过因为这个游戏是二维的，所以这里介绍的是二维数组，其实还有更常用的一维数组，也就是只有一个[]符号的。

同样的，循环也是，一般一重循环用的最多，但由于这里是二维数组，所以就用的更难的双重循环。

完整的代码如下：

int main(){
    int map[10][10];
    for(int i=0;i<10;i++){
        for(int j=0;j<10;j++){
            map[i][j]=0;
        }
    }
}

8 让游戏一直运行

前面我们通过数组、循环，就完成了游戏地图的建立：二维数组所对应的游戏地图。

但那显然还是不够的，所以本节继续在此基础之上，去完善它。

前面我们已经初始化好的游戏地图数据对吧！

但你会发现，程序一直都是从main函数内部开始，看到一句，就执行一句，执行结束后，程序就结束了！

可我们看到别人的游戏、软件怎么不是执行一会就自己结束呢？

难道是他们写的代码数量超级超级多。让系统都执行不完吗？

显然不是的，毕竟以如今计算机的运行速度，你就算写上十年的代码，估计也能很快给你跑完（可能只需要花费几十秒乃至几秒）。

而这就用到了上一章提到的循环了，它可以让同一块代码反复的执行，只要让它一直循环起来不就行了吗？

死循环的方式很简单，只要你不写for循环中三个区域中的中间那个判断条件区域，它就是死循环。

所谓死循环，意思就是一直循环执行代码，没有跳出循环的条件、可能性，就像这样：

for(;;){
}

只要什么都不写，那它就是个死循环，会一直执行后面大括号中的代码。

前面提到过，当我们找到编译后的可执行文件时，直接点击它运行只能看到它一闪而过，解决方式也很简单，在最后面添加一个死循环不就行了嘛！这样程序就永远不会执行结束了！

这样写着可能有的人觉得不太好看，所以也有另一个循环可以使用：

while(true){
}

while循环后面的小括号内，就只有一个判断条件，我这里直接让这个判断条件为true，那它自然就会永远执行下去！

它就相当于只剩下第二个判断区域的for循环，看自己喜好，用哪个都行，作用都是一样的。

8.1 判断语句

但你又发现了，如果写死循环，那里面的代码不就千篇一律了吗？

比如前面用到过的输出hello world的代码，如果将其放在死循环里面，那就会一直输出hello world，这有什么用？

所以这个时候就需要判断语句了，它可以让你即使是在同一段代码中，也能在不同的情况下使用不同的代码片段。

#include<stdio.h>
int main() {
	for (int i = 0;;i++) {
		if (i == 0) {
			printf("i==0");
		}
		else {
			printf("i!=0");
		}
	}
}

比如上面这段代码，由于for循环我没有写第二个判断区域，所以它就是一个死循环。

但我写了第一个区域，声明了一个整数int类型的i变量，并将其初始化为了值0。

并且每次循环执行结束后，都会执行一次i++操作，等价于i=i+1，即自增1。

然后我就在代码中写上了一个判断语句，就判断这个变量i是不是等于0的，根据这个条件，我就可以去执行不同的代码。

判断语句用到的关键字就是if，其后紧跟的小括号内填的是判断条件，这个和while语句后面的小括号功能是一样的。

唯一不同的是，if判断语句只判断一次，而while判断语句会一直循环的进行判断。

如果判断为真，那就会执行其后的大括号中的语句。

至于后面的else关键字，相当于是if判断语句的扩展，也就是分支，如果其判断语句为false，那就会执行后面else紧跟的大括号中的代码了。

if(){}
else{}

也正是因为其有这个特性，才具有根据不同情况去执行不同代码的能力。

但单一判断条件，在很多情况下依旧不够，还需要更多的判断条件，那就可以再在if与else中间添加else if语句：

		if (i == 0) {
			printf("i==0");
		}
		else if (i == 1) {
			printf("i==1");
		}
		else if (i == 2) {
			printf("i==2");
		}
		else {
			printf("i!=0 且 i!=1 且 i!=2");
		}