シューティングゲームのプログラミングを通して、ゲーム作りでよく使われるプログラミングテクニック(FPS制御、当たり判定等)を学んでいきます。また、基本アルゴリズムの一つであるバブルソートや、代表的なデータ構造であるリスト構造、代表的なＯＳ機能であるマルチスレッドも取り入れながら、シューティングゲームを完成させていきます。

プログラムが大きくなり、プログラムが読みにくくなってきています。プログラムの設計技法として、オブジェクト指向設計を取り入れる様にします。C言語はオブジェクト指向言語ではないため、オブジェクト指向プログラミングは行えませんが、オブジェクト指向的な設計技法を取り入れたプログラム作成をしていきます。

8.1 プレイヤー移動とFPS制御

《練習問題49》フィールドの表示

プレイヤーが移動できるフィールド枠を表示させます。このプログラムを元に、シューティングゲームに成長させていきます。MYconio.h,FIELD.h,FIELD.cppがベースプログラムとして用意してあります(YouTube動画の説明欄にダウンロード用URLが記載)。main.cppを追加して、フィールド枠を表示するプログラムを完成させましょう。

《練習問題50》プレイヤー移動(Cランタイム版)

Cランタイムの_kbhit関数と_getch関数を使ったキー入力を行い、方向キーでプレイヤーを移動させます。プレイヤー移動に必要なモジュールはベースプログラムに用意してあります(YouTube動画の説明欄にダウンロード用URLが記載)。練習問題49で作成したmain.cppを追加して、プレイヤーを移動させる処理を追加し、プログラムを完成させましょう。

《練習問題51》プレイヤー移動(WindowsAPI版)

Cランタイム版のキー入力では、方向キーを押したままの状態にした場合、一瞬、止まってから動き始める動作になります。また、２つの方向キーを押し続けた場合、うまく斜め移動させることができません。

Cランタイム関数ではなく、WindowsAPIを使って、キー打鍵の状態(押した/離した)を調べる方法に変えます。これにより、プレイヤー移動が滑らかな動きになり、２つの方向キーを同時押下することで、斜め移動が出来るようになります。ただ、この方法は、プレイヤーが超高速移動になってしまいます。FPS制御を導入し、コンピュータ性能に依存しないプレイヤー移動ができる様にします。

特別編　コンソール入力(WindowsターミナルとWindowsコンソールホスト)

Windows11(2022Update)から、標準コンソールウィンドウがWindowsコンソールホストからWindowsターミナルに変わりました。上記で紹介した練習問題51のプログラムは、従来からあるWindowsコンソールホストでは動きますが、Windowsターミナルでは、ESCキーがうまく入力することができなくなってしまっています。

上記プログラムを動かす一番単純な方法は、下記の「2022年11月の月例WindowsUpdateへの対応」の動画に従って、VisualStudioのデバッグ実行の画面をWindowsコンソールホストに切り替えることです。

何故Windowsターミナルで動かなくなってしまったのかについては、「C応用特別編 コンソール入力 」を参照してください。ログを採取して、キーが入力されると、OSがどのようなデータを送ってくるのかを調べ、WindowsターミナルとWindowsコンソールホストの動きの違いを明らかにしていきます。Windowsターミナルでも動くようにするための対処方法についても説明しています。

※ 練習問題51のWindowsターミナル対応

上記のコンソールからのキー入力で説明していますが、練習問題51のプログラムは、Windowsターミナルで実行するとESCキーを押してもプログラムがなかなか終了しません。ESCキーが直ぐに検知されるようにするためには、MYconio.cppのinport関数を、以下のように修正してください。

1. 36行目のif文の条件に「キーが押されたイベント　かつ」を追加
   if (key_code <= 0x0FF)　→　if (input_record.Event.KeyEvent.bKeyDown != 0 && key_code <= 0x0FF)

2. 44行目のreturn文の前に「GetAsyncKeyStateでkeyが離されている状態を検知した場合はKeyTabel[key]をリセット」を挿入
   if ((GetAsyncKeyState(key) & 0xff00) == 0)   KeyTable[key] = 0; 

8.2 弾の発射と効果音

《練習問題52》弾の発射

スペースキーで弾が発射するようにします。練習問題51でプレイヤーが方向キーで移動できるようになりましたので、これに以下のプログラムを追加します。

1. PLAYER.cppとPLAYER.hを参考にして、BULLET.cppとBULLET.hを作成。

2. PLAYER.cppのPlayerUpdateで、スペースキーを入力した場合に、弾を生成するよう処理を追加。

3. main.cppで、BULLETモジュールの各関数を呼び出す。

《練習問題53》発射音を鳴らす

練習問題52で弾が発射できるようになりましたので、弾を発射する時に、発射音を鳴らすようにします。

mciSendCommand関数を使った音楽ファイルのオープン、再生、停止、クローズを行う関数定義が、ベースプログラムとして用意しています(YouTube動画の説明欄にダウンロード用URLが記載)。MYconio.cppに、これらの関数を貼り付け、MYconio.hに関数プロトタイプ宣言を追加、BULLET.cppのBulletCreateで弾を生成した時に、発射音を鳴らすとよいでしょう。なお、音楽ファイルを扱う場合も、普通のファイルを扱う時と同じように、オープンとクローズが必要です。今回追加した関数の中にある、音楽ファイルのオープンとクローズを使ってください。

※ 発射音用のMP3ファイルは、ダウンロードしたプログラムファイルと同梱してあります。

《練習問題54》音再生の別スレッド化

練習問題53で、弾を発射した時に発射音が鳴る様になりましたが、プレイヤーを動かしながらスペースキーを押すと、発射音が鳴った瞬間、プレイヤーが少し止まる、という現象が発生します。音がなった時、FPSも低い値になっています。原因は分りませんが、音を再生するmciSendCommand関数の中で、何らかの待ちが発生している様です。この現象を迂回するため、音の再生関数を別スレッドで動作させてみます。別スレッド化することで、プレイヤーを動かしながらスペースキーを押しても、プレイヤーは滑らかに動く様になります。

8.3 複数のエネミーと衝突処理

《練習問題55》複数のエネミーを登場させる

練習問題54のプログラムで、プレイヤーが弾を発射すると発射音が鳴る様になりました。今回は、エネミーを５個登場させ、以下の動きをさせます。

• 一定間隔で左上端から登場

• 自動的に横移動

• 壁にぶつかると、一段下がった位置に移動してスピードを上げて折り返す

• 最下段の壁にぶつかると消滅

《練習問題56》衝突処理

練習問題55のプログラムでは、弾がエネミーに当たっても素通りしてしまいます。弾がエネミーに当たったら弾は消え、エネミーとプレイヤーが衝突したらエネミーが消える様にします。また、プレイヤーはエネミーに衝突すると、エネミーの持っている体力分、プレイヤーの体力が奪われ、プレイヤーの体力が無くなってしまった場合は、ゲームオーバーにして、プレーヤーを消滅させるようにします。

《練習問題57》体力の見える化と効果音

練習問題56のプログラムでは、衝突処理で体力が減った様子が分りません。エネミーやプレイヤーの体力の残量が分るようにします。また、効果音を鳴らして、状態が変化しているのが音で分るようにします。

8.4 リスト構造

《練習問題58》途切れないエネミー出現

練習問題57のプログラムではエネミーを配列で宣言していますが、これを動的メモリを使ったリスト構造に変更します。この変更により、エネミーを、途切れることなく出現させることができます。

ただ、リスト構造はデバッグが難しいので、ポインタが苦手な人は、今回の場合、配列の要素数を50個ほどに増やすことで、途切れることなくエネミーを出現できます。要素数を増やすだけの修正でも、この後の練習問題に進めることができます。

《練習問題59》ランダムなエネミー出現

練習問題58で、途切れることなくエネミーを出現させることができました。今回は、エネミーの出現間隔をランダムにします。また、最初に登場するエネミーの体力も、ランダムに、１～５のいずれかの体力になる様にします。

《練習問題60》得点の導入

練習問題59に得点システムを導入、ゲームとしての形態が整います。

ゲームの仕様を以下に示します。ゲームオーバーになるまでの得点を競うゲームになります。

• 得点は、ゴール(フィールドの左下隅)に到達した時のエネミーの残り体力。

• プレーヤーは、エネミーをよけて、エネミーがゴールに到達できる様にする。

• エネミーは連続発生するため、プレイヤーは、全てのエネミーを避けることができない。

• プレイヤーは、エネミーに衝突すると体力が奪われる。

• プレイヤーの体力がゼロになるとゲームオーバー。

• プレイヤーは、自分の逃げ道を確保するため、エネミーを撃ってエネミーを消す必要がある。

ゴールに到達させるエネミーを見極めながら、逃げ場所確保のためのエネミーを射撃するゲームになります。

ゴールが分る様にマークを付け、得点を表示します。更に、得点がカウントされたら効果音も鳴らすようにします。

8.5 バブルソートとqsort関数

《練習問題61》得点の記録と表示

練習問題60で、シューティングゲームの得点を表示する所まで出来上がっています。これに、得点の履歴を日時情報と共にファイルに保存し、今までの記録を表示する様にします。今回の表示は、得点の多い順ではなく、ゲームした日時の新しい順に表示します。

今回、新たに、SCOREモジュールを追加します。YouTube動画の説明にダウンロードのURLが記載されているので、そこからダウンロードしてください。SCOREモジュールのScoreInit関数では、得点履歴が入っているファイルを"rb+"モードでオープンして、ftell関数やfseek関数を使ってファイルサイズを取得し、入力に必要なメモリを動的領域から獲得するようにしています。ftell関数とfseek関数は、ここで初めて使っていますが、これらの関数を使って、ファイルを入出力する位置を変更することができます。

《練習問題62》得点の降順に表示する(バブルソート)

練習問題61では、得点履歴は、ゲームした日時の新しい順に表示しています。これを、バブルソートで、得点の降順になる様に並び替えます。

《練習問題63》得点の降順に表示する(qsortを利用)

練習問題63ではバブルソートのロジックを使って、得点の降順にソートしましたが、これをqsort関数を使う様に変更します。また、ゲームオーバーになった時、獲得した得点が、最高得点を更新した場合は、最高得点を更新したメッセージと共に、BGMを鳴らし、ESCキーが押されたら、BGMを止めるようにします。