Як створити гру за допомогою Qt - Урок 1. Керування об'єктом

QGraphicsScene, написать игру, WinAPI, GameDev, QGraphicsItem, getasynckeystate, Qt

З цього уроку починається серія статей у тому, як написати гру на Qt. У попередній статті було розказано про систему позиціонування графічних елементів QGraphicsItem у графічній сцені QGraphicsScene. Був намальований трикутник і поміщений у центр графічної сцени, розміри якої були 500 на 500 пікселів. А тепер настав час цей трикутник пожвавити, а точніше почати ним управляти.

Складемо технічне завдання уроку:

• У вікні розташовується графічна сцена з розмірами 500 на 500 пікселів (це вже зроблено у попередньому уроці);
• У центрі графічної сцени знаходиться червоний трикутник (що також вже зроблено у минулому уроці);
• Трикутник повинен переміщатися при натисканні клавіш зі стрілками Up, Down, Left, Right;
• Трикутник не повинен виходити за межі графічної сцени, тобто має бути обмежений розмірами графічної сцени.

Примітка. У цьому проекті використовується WinAPI, тому проект застосовується для використання в операційній системі Windows, а для Linux і MacOS застосовується лише алгоритм, який використовується в даному уроці. Тому якщо Ви бажаєте написати гру під ці ОС, то необхідно використовувати бібліотеки цих ОС для асинхронної обробки натискання клавіш.

Структура проекта

• Triangle.pro - профайл проекту, що створюється за замовчуванням і в даному проекті не вимагає коригування;
• main.cpp - файл, з якого стартує додаток, в даному файлі викликається widget, в якому розташовуватиметься графічна сцена з трикутником, яким ми керуватимемо;
• widget.h - заголовний файл, що викликається віджетом з графічною сценою;
• widget.cpp - файл вихідних кодів віджету;
• triangle.h - заголовний файл класу Трикутника , який успадкований від QGraphicsItem;
• triangle.cpp - файл вихідних кодів класу Трикутник.

mainwindow.ui

У дизайнері інтерфейсів просто закидаємо QGraphicsView у віджет. Більше нічого не потрібне.

віджет.h

У цьому файлі лише оголошуємо графічну сцену, об'єкт трикутника, яким будемо керувати, а також таймер, за відліками якого буде проводитися перевірка стану клавіш клавіатури, якими ми керуватимемо трикутником на графічній сцені.

#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include <QWidget>
#include <QGraphicsScene>
#include <QShortcut>
#include <QTimer>

#include <triangle.h>

namespace Ui {
class Widget;
}

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit Widget(QWidget *parent = 0);
    ~Widget();

private:
    Ui::Widget      *ui;
    QGraphicsScene  *scene;     /// Объявляем графическую сцену
    Triangle        *triangle;  /// и треугольник
    QTimer          *timer;     /* Объявляем игровой таймер, благодаря которому
                                 * будет производиться изменения положения объекта на сцене
                                 * При воздействии на него клавишами клавиатуры
                                 * */
};

#endif // WIDGET_H

widget.cpp

У цьому файлі проводиться ініціалізація графічної сцени та її розмірів, а також у графічній сцені малюються межі поля, де буде переміщатися трикутник. Але ключовим моментом є ініціалізація таймера, по обробці сигналу якого буде проводитися зміни стану графічної сцени, а також будуть змінюватися координати розташування трикутника, при відстеженні стану клавіш клавіатури.

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"

Widget::Widget(QWidget *parent) :
    QWidget(parent),
    ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    this->resize(600,600);          /// Задаем размеры виджета, то есть окна
    this->setFixedSize(600,600);    /// Фиксируем размеры виджета

    scene = new QGraphicsScene();   /// Инициализируем графическую сцену
    triangle = new Triangle();      /// Инициализируем треугольник

    ui->graphicsView->setScene(scene);  /// Устанавливаем графическую сцену в graphicsView
    ui->graphicsView->setRenderHint(QPainter::Antialiasing);    /// Устанавливаем сглаживание
    ui->graphicsView->setVerticalScrollBarPolicy(Qt::ScrollBarAlwaysOff); /// Отключаем скроллбар по вертикали
    ui->graphicsView->setHorizontalScrollBarPolicy(Qt::ScrollBarAlwaysOff); /// Отключаем скроллбар по горизонтали

    scene->setSceneRect(-250,-250,500,500); /// Устанавливаем область графической сцены

    scene->addLine(-250,0,250,0,QPen(Qt::black));   /// Добавляем горизонтальную линию через центр
    scene->addLine(0,-250,0,250,QPen(Qt::black));   /// Добавляем вертикальную линию через центр

    /* Дополнительно нарисуем органичение территории в графической сцене */
    scene->addLine(-250,-250, 250,-250, QPen(Qt::black));
    scene->addLine(-250, 250, 250, 250, QPen(Qt::black));
    scene->addLine(-250,-250,-250, 250, QPen(Qt::black));
    scene->addLine( 250,-250, 250, 250, QPen(Qt::black));

    scene->addItem(triangle);   /// Добавляем на сцену треугольник
    triangle->setPos(0,0);      /// Устанавливаем треугольник в центр сцены

    /* Инициализируем таймер и вызываем слот обработки сигнала таймера
     * у Треугольника 20 раз в секунду.
     * Управляя скоростью отсчётов, соответственно управляем скоростью
     * изменения состояния графической сцены
     * */
    timer = new QTimer();
    connect(timer, &QTimer::timeout, triangle, &Triangle::slotGameTimer);
    timer->start(1000 / 50);
}

Widget::~Widget()
{
    delete ui;
}

трикутник.h

А ось тепер приступаємо до програмного коду, який відповідає за графічний об'єкт, яким ми керуватимемо. Клас успадковується від QObject для роботи з сигналами та слотами , а також від QGraphicsItem.

Саме в цьому файлі підключається заголовний файл windows.h для роботи з функціоналом

#ifndef TRIANGLE_H
#define TRIANGLE_H

#include <QObject>
#include <QGraphicsItem>
#include <QPainter>
#include <QGraphicsScene>

/* Подключаем библиотеку, отвечающую за использование WinAPI
 * Данная библиотека необходима для асинхронной проверки состояния клавиш
 * */
#include <windows.h>

class Triangle : public QObject, public QGraphicsItem
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Triangle(QObject *parent = 0);
    ~Triangle();

signals:

public slots:
    void slotGameTimer(); // Слот, который отвечает за обработку перемещения треугольника

protected:
    QRectF boundingRect() const;
    void paint(QPainter *painter, const QStyleOptionGraphicsItem *option, QWidget *widget);

private:
    qreal angle;    // Угол поворота графического объекта

};

#endif // TRIANGLE_H

triangle.cpp

Відмальовка трикутника взята з попереднього уроку з позиціювання графічних елементів у графічній сцені, а ось перемальовка в слоті, який оброблятиме сигнал від таймера, а також ініціалізація первинного повороту об'єкта вже є новим шматком коду.

Поворот об'єкта визначається в градусах змінної angle і встановлюється функцією setRotation() , яка була успадкована від QGraphicsItem . Також для відстеження стану кнопок клавіатури використовується функція з WinAPI, а саме GetAsyncKeyState(), яка за кодом кнопки визначає стан цієї кнопки. При кожному сигналі від об'єкта класу QTimer відбувається перевірка натиснутих клавіш і залежно від стану змінюється положення трикутника.

#include "triangle.h"

Triangle::Triangle(QObject *parent) :
    QObject(parent), QGraphicsItem()
{
    angle = 0;     // Задаём угол поворота графического объекта
    setRotation(angle);     // Устанавилваем угол поворота графического объекта
}

Triangle::~Triangle()
{

}

QRectF Triangle::boundingRect() const
{
    return QRectF(-25,-40,50,80);   /// Ограничиваем область, в которой лежит треугольник
}

void Triangle::paint(QPainter *painter, const QStyleOptionGraphicsItem *option, QWidget *widget)
{
        QPolygon polygon;   /// Используем класс полигона, чтобы отрисовать треугольник
        /// Помещаем координаты точек в полигональную модель
        polygon << QPoint(0,-40) << QPoint(25,40) << QPoint(-25,40);
        painter->setBrush(Qt::red);     /// Устанавливаем кисть, которой будем отрисовывать объект
        painter->drawPolygon(polygon);  /// Рисуем треугольник по полигональной модели
        Q_UNUSED(option);
        Q_UNUSED(widget);
}

void Triangle::slotGameTimer()
{
    /* Поочерёдно выполняем проверку на нажатие клавиш
     * с помощью функции асинхронного получения состояния клавиш,
     * которая предоставляется WinAPI
     * */
    if(GetAsyncKeyState(VK_LEFT)){
        angle -= 10;        // Задаём поворот на 10 градусов влево
        setRotation(angle); // Поворачиваем объект
    }
    if(GetAsyncKeyState(VK_RIGHT)){
        angle += 10;        // Задаём поворот на 10 градусов вправо
        setRotation(angle); // Поворачиваем объект
    }
    if(GetAsyncKeyState(VK_UP)){
        setPos(mapToParent(0, -5));     /* Продвигаем объект на 5 пискселей вперёд
                                         * перетранслировав их в координатную систему
                                         * графической сцены
                                         * */
    }
    if(GetAsyncKeyState(VK_DOWN)){
        setPos(mapToParent(0, 5));      /* Продвигаем объект на 5 пискселей назад
                                         * перетранслировав их в координатную систему
                                         * графической сцены
                                         * */
    }

    /* Проверка выхода за границы поля
     * Если объект выходит за заданные границы, то возвращаем его назад
     * */
    if(this->x() - 10 < -250){
        this->setX(-240);       // слева
    }
    if(this->x() + 10 > 250){
        this->setX(240);        // справа
    }

    if(this->y() - 10 < -250){
        this->setY(-240);       // сверху
    }
    if(this->y() + 10 > 250){
        this->setY(240);        // снизу
    }
}

Примітка

Для того, щоб проект скомпілювався з комплектом збірки MSVC, додайте до файлу проекту наступні рядки:

win32-msvc*{
    LIBS += -luser32
}

Підсумок

В результаті виконаної роботи ми зробили перші кроки до того, щоб написати гру. А саме навчилися керувати об'єктом, тобто нашим героєм-трикутником, з яким ми також попрацюємо в майбутніх уроках написання першої нашої гри.

У відеоуроці подано додаткові коментарі та пояснення до проекту, а також продемонстровано роботу програми.

Повний список статей цього циклу:

• Урок 1. Як написати гру на Qt. Управління об'єктом
• Урок 2. Як написати гру на Qt. Анімація героя ігри (2D)
• Урок 3. Як написати гру на Qt. Взаємодія з іншими об'єктами
• Урок 4. Як написати гру на Qt. Ворог - сенс у виживанні
• Урок 5. Як написати гру на Qt. Додаємо звук із QMediaPlayer

Відеоурок