典型的贪吃蛇游戏。如何追踪蛇的踪迹？
Sep*_*and 0 windows assembly dos x86-16
这个棋盘游戏的目标是吃掉食物并成长。
在最基本的形式中，游戏仅使用 3 种颜色：一种用于蛇（一系列互连的图块），一种用于食物（随机选择的图块），一种用于背景（未占用的图块）。因为蛇是不断移动的，所以任何时候蛇头在哪里都会很明显。不需要任何图形标记。玩家可以通过键盘上的方向键控制蛇，瞄准食物。如果食物被吃掉，蛇会额外长出一段，并且接下来的食物会被放置在棋盘上。如果蛇撞到边界或撞到自己，游戏就结束了！
为了使蛇移动，在“头”侧添加一个新段，并在“尾”侧删除现有段。在程序中，我们可以将“头”和“尾”的坐标存储在变量中。更新“head”变量很容易，但是我们如何才能明确地知道新的“tail”在哪里呢？那么，我们该如何追踪蛇呢？是否有必要发明一些数据结构？
为了跟踪蛇，我们必须记录它所有节段的位置。我们可以选择存储实际的 (X,Y) 坐标或连续坐标之间变化的指示。我们可以将这些信息存储在视频缓冲区矩阵、我们自己的矩阵或循环缓冲区中。
\n从视频缓冲区矩阵读取游戏信息。
\n首先，我们假设使用文本视频模式，其中每个字符单元由字符字节 (ASCII) 和属性字节（颜色）表示，属性字节使我们能够在 16 种前景色和 16 种背景色之间进行选择。如果前景色和背景色恰好相同，那么我们在那里存储什么字符代码就不再重要了。结果输出将始终形成单一颜色的实心矩形。\n我们可以进行设置，以便当前尾部所在图块的字符字节记录移动方向，以便定位新尾部。箭头键的扫描码用于此目的。例如，如果当前尾部位于 (5,8)，并且显存中的字符字节值为 48h ( up)，则新尾部将位于 (5,7)。
\n除了使用字符字节来存储游戏信息之外，我们还可以使用属性字节。如果我们选择ASCII 32（空格），视频硬件只需要背景色，我们可以使用为前景色保留的4位空间来记录我们的游戏信息。同样，如果我们选择ASCII 219（全块），视频硬件只需要前景色，我们可以使用为背景色保留的4位空间来记录我们的游戏信息。
\n在接下来的演示程序中，游戏板上的每个图块都由 80x25 文本视频模式的视频缓冲区中的 2 个字符单元组成。这将产生方形瓷砖。生成方形图块的更简单方法是使用 40x25 文本视频模式，但事实证明，对于 Microsoft Windows，40x25 模式与使用 80x25 模式的左半部分相同。这无助于获得漂亮的方形瓷砖。
\n隐藏光标也只是为了在 Microsoft Windows 中运行演示程序。
; The Snake Game - VRAM (c) 2021 Sep Roland\n\n ORG 256\n\nMODE=03h\nCOLS=80\nROWS=25\nSLEN=COLS/8 ; Initial length of snake\nMIDP=((ROWS-1)/2)*256+(COLS/2) ; Center of playfield\nBACKCOLOR=66h ; Brown\nFOODCOLOR=55h ; Magenta\nSNAKECOLOR=22h ; Green\nTIMER equ gs:046Ch ; BIOS.TimerTick\n\nSTRUC Snake a, b, c, d, e\n {\n .Head dw a\n .Tail dw b\n .Length dw c\n .Flow db d\n .Speed db e\n }\n\n cld\n xor ax, ax\n mov gs, ax\n mov ax, 0B800h\n mov es, ax ; VRAM\n\n mov ax, [TIMER] ; Seed\n mov [Rand], ax\n\n mov ax, MODE ; BIOS.SetVideoMode\n int 10h\n mov dx, ROWS*256+0 ; Hide cursor\n mov bh, 0\n mov ah, 02h ; BIOS.SetCursor\n int 10h\n\n; Paint the playfield, draw the snake and food\n xor di, di\n mov cx, COLS*(ROWS-1)\n mov ax, BACKCOLOR*256+0 ; 0 is free\n rep stosw\n\n mov di, (((ROWS-1)/2)*COLS+(COLS/2)-SLEN)*2\n mov cx, SLEN*2\n mov ax, SNAKECOLOR*256+4Dh\n rep stosw\n\n call NewFood ; -> (AX..DX)\n\n; Show "GO" and wait for a keypress, then begin\n mov dword [es:((ROWS-1)*COLS+4)*2], 0A4F0A47h\n mov ah, 00h ; BIOS.GetKey\n int 16h ; -> AX\n call Status ; -> (AX..DX)\n\nMain: mov ax, [TIMER] ; Sync with real time\n@@: cmp ax, [TIMER]\n je @b\n\n.kbd: mov ah, 01h ; BIOS.TestKey\n int 16h ; -> AX ZF\n jz .show\n mov ah, 00h ; BIOS.GetKey\n int 16h ; -> AX\n cmp al, 27 ; <ESC>\n je Quit\n cmp al, 32 ; <SPC>\n jne .arrow\n\n.speed: mov al, 11111111b ; Fast uses every tick\n cmp [S.Speed], al\n jne @f\n mov al, 00010001b ; Slow uses one out of four ticks\n@@: mov [S.Speed], al\n jmp .show\n\n.arrow: mov al, ah\n cmp al, 4Dh ; <RIGHT>\n je @f\n cmp al, 48h ; <UP>\n je @f\n cmp al, 4Bh ; <LEFT>\n je @f\n cmp al, 50h ; <DOWN>\n jne .show\n@@: mov [S.Flow], al ; AL={4Dh=X+, 48h=Y-, 4Bh=X-, 50h=Y+}\n\n.show: ror [S.Speed], 1\n jnc Main\n\n mov al, [S.Flow] ; {4Dh,48h,4Bh,50h}\n mov cx, [S.Head]\n call NextXY ; -> CX\n call ReadPlayfieldCell ; -> AL={0,1,4Dh,48h,4Bh,50h} (BX)\n cmp al, 1\n je .eat ; 0 is free, 1 is food\n ja DEAD ; other is snake\n\n.move: call NewHead ; -> (AX..CX)\n call NewTail ; -> (AX..CX)\n jmp Main\n\n.eat: call NewHead ; -> (AX..CX)\n inc [S.Length]\n call Status ; -> (AX..DX)\n call NewFood ; -> (AX..DX)\n jmp Main\n; ----------------------------------\n; Show "GAME OVER" and wait for <ESC>, then quit\nDEAD: mov si, Msg\n mov di, ((ROWS-1)*COLS+(COLS/2)-4)*2\n lodsw ; First char and color\n@@: stosw\n lodsb\n cmp al, 0\n jne @b\n\n@@: mov ah, 00h ; BIOS.GetKey\n int 16h ; -> AX\n cmp al, 27 ; <ESC>\n jne @b\n; --- --- --- --- --- ---\nQuit: mov ax, 0003h ; BIOS.SetVideoMode\n int 10h\n mov ax, 4C00h ; DOS.Terminate\n int 21h\n; ----------------------------------\n; IN (al,cx) OUT (cx)\nNextXY: cmp al, 4Dh ; AL={4Dh,48h,4Bh,50h}\n jne @f\n add cl, 2 ; 2 character cells per playfield cell\n cmp cl, COLS\n je DEAD\n ret\n@@: cmp al, 4Bh ; AL={48h,4Bh,50h}\n jae @f\n sub ch, 1\n jb DEAD\n ret\n@@: ja @f\n sub cl, 2\n jb DEAD\n ret\n@@: add ch, 1\n cmp ch, ROWS-1\n je DEAD\n ret\n; ----------------------------------\n; IN (cx) OUT () MOD (ax..cx)\nNewHead:mov al, [S.Flow]\n mov ah, SNAKECOLOR\n call WritePlayfieldCell ; -> (BX)\n xchg cx, [S.Head]\n; --- --- --- --- --- ---\n; About this fall-thru: The old head needs to point at the new head,\n; therefore we update it with possibly new directional info held in [S.Flow].\n; --- --- --- --- --- ---\n; IN (ax,cx) OUT () MOD (bx)\nWritePlayfieldCell:\n movzx bx, ch ; CH is Row\n imul bx, COLS\n add bl, cl ; CL is Column\n adc bh, 0\n shl bx, 1\n mov [es:bx], ax\n mov [es:bx+3], ah\n ret\n; ----------------------------------\n; IN () OUT () MOD (ax..cx)\nNewTail:mov cx, [S.Tail]\n call ReadPlayfieldCell ; -> AL={4Dh,48h,4Bh,50h} (BX)\n call NextXY ; -> CX\n xchg cx, [S.Tail]\n mov ax, BACKCOLOR*256+0 ; 0 is free\n jmp WritePlayfieldCell\n; ----------------------------------\n; IN () OUT () MOD (ax..dx)\nNewFood:mov ax, [Rand]\n imul ax, 25173\n add ax, 13849\n mov [Rand], ax\n mov bx, ROWS-1\n xor dx, dx\n div bx\n mov ch, dl\n mov ax, [Rand]\n mov bx, COLS/2\n xor dx, dx\n div bx\n shl dl, 1\n mov cl, dl\n call ReadPlayfieldCell ; -> AL={0,1,4Dh,48h,4Bh,50h} (BX)\n cmp al, 0 ; 0 is free\n jne NewFood\n mov ax, FOODCOLOR*256+1 ; 1 is food\n jmp WritePlayfieldCell\n; ----------------------------------\n; IN (cx) OUT (al) MOD (bx)\nReadPlayfieldCell:\n movzx bx, ch ; CH is Row\n imul bx, COLS\n add bl, cl ; CL is Column\n adc bh, 0\n shl bx, 1\n mov al, [es:bx]\n ret\n; ----------------------------------\n; IN () OUT () MOD (ax..dx)\nStatus: mov ax, [S.Length]\n mov bx, ((ROWS-1)*COLS+5)*2\n mov cx, 10\n@@: xor dx, dx\n div cx\n add dx, 0F00h+\'0\'\n mov [es:bx], dx\n sub bx, 2\n test ax, ax\n jnz @b\n mov byte [es:bx], \' \'\n ret\n; ----------------------------------\nMsg db \'G\', 12, \'AME OVER\', 0\n\n ALIGN 2\nS Snake MIDP+SLEN-2, MIDP-SLEN, SLEN, 4Dh, 00010001b\nRand dw ?\n从我们自己的矩阵中读取游戏信息。
\n该解决方案类似于读取视频缓冲区矩阵，但速度更快、更灵活。速度更快，因为与从常规 RAM 读取相比，从 VRAM 读取速度慢，而且更灵活，因为屏幕可以持续显示所有字符和所有颜色组合。从某种角度来看“更快”：“MATRIX”程序在 1.1 \xc2\xb5 秒内运行一个典型周期，而“VRAM”程序在 2.6 \xc2\xb5 秒内运行一个周期。这有关系吗？事实并非如此，两个程序 99.99% 的时间都花费在必要的延迟循环上。
\n因为内存并不短缺，我们可以浪费一些内存并从中受益。即使游戏板的列数较少，我们也可以将矩阵设置为 256 列。如果我们随后将 X 存储在地址寄存器的低字节中BX，并将 Y 存储在同一地址寄存器的高字节中，则奖励将是不需要转换即可获得BX矩阵内的偏移地址。
; The Snake Game - MATRIX (c) 2021 Sep Roland\n\n ORG 256\n\nMODE=03h\nCOLS=80\nROWS=25\nSLEN=COLS/8 ; Initial length of snake\nMIDP=((ROWS-1)/2)*256+(COLS/2) ; Center of playfield\nBACKCOLOR=66h ; Brown\nFOODCOLOR=55h ; Magenta\nSNAKECOLOR=22h ; Green\nTIMER equ gs:046Ch ; BIOS.TimerTick\n\nSTRUC Snake a, b, c, d, e\n {\n .Head dw a\n .Tail dw b\n .Length dw c\n .Flow db d\n .Speed db e\n }\n\n cld\n xor ax, ax\n mov gs, ax\n mov ax, 0B800h\n mov es, ax ; VRAM\n\n mov ax, [TIMER] ; Seed\n mov [Rand], ax\n\n mov ax, MODE ; BIOS.SetVideoMode\n int 10h\n mov dx, ROWS*256+0 ; Hide cursor\n mov bh, 0\n mov ah, 02h ; BIOS.SetCursor\n int 10h\n\n; Paint the playfield and matrix, draw the snake and food\n xor di, di\n mov cx, COLS*(ROWS-1)\n mov ax, BACKCOLOR*256+0 ; 0 is free\n rep stosw\n\n mov bx, 256*(ROWS-1)\n@@: dec bx\n mov [Mat+bx], al\n jnz @b\n\n mov bx, MIDP-SLEN ; TailXY\n mov ax, SNAKECOLOR*256+4Dh\n@@: call WritePlayfieldCell ; -> (CX)\n add bl, 2 ; X+\n cmp bl, (COLS/2)+SLEN-2 ; HeadX\n jbe @b\n\n call NewFood ; -> (AX..DX)\n\n; Show "GO" and wait for a keypress, then begin\n mov dword [es:((ROWS-1)*COLS+4)*2], 0A4F0A47h\n mov ah, 00h ; BIOS.GetKey\n int 16h ; -> AX\n call Status ; -> (AX..DX)\n\nMain: mov ax, [TIMER] ; Sync with real time\n@@: cmp ax, [TIMER]\n je @b\n\n.kbd: mov ah, 01h ; BIOS.TestKey\n int 16h ; -> AX ZF\n jz .show\n mov ah, 00h ; BIOS.GetKey\n int 16h ; -> AX\n cmp al, 27 ; <ESC>\n je Quit\n cmp al, 32 ; <SPC>\n jne .arrow\n\n.speed: mov al, 11111111b ; Fast uses every tick\n cmp [S.Speed], al\n jne @f\n mov al, 00010001b ; Slow uses one out of four ticks\n@@: mov [S.Speed], al\n jmp .show\n\n.arrow: mov al, ah\n cmp al, 4Dh ; <RIGHT>\n je @f\n cmp al, 48h ; <UP>\n je @f\n cmp al, 4Bh ; <LEFT>\n je @f\n cmp al, 50h ; <DOWN>\n jne .show\n@@: mov [S.Flow], al ; AL={4Dh=X+, 48h=Y-, 4Bh=X-, 50h=Y+}\n\n.show: ror [S.Speed], 1\n jnc Main\n\n mov al, [S.Flow] ; {4Dh,48h,4Bh,50h}\n mov bx, [S.Head]\n call NextXY ; -> BX\n cmp byte [Mat+bx], 1\n je .eat ; 0 is free, 1 is food\n ja DEAD ; other is snake\n\n.move: call NewHead ; -> (AX..CX)\n call NewTail ; -> (AX..CX)\n jmp Main\n\n.eat: call NewHead ; -> (AX..CX)\n inc [S.Length]\n call Status ; -> (AX..DX)\n call NewFood ; -> (AX..DX)\n jmp Main\n; ----------------------------------\n; Show "GAME OVER" and wait for <ESC>, then quit\nDEAD: mov si, Msg\n mov di, ((ROWS-1)*COLS+(COLS/2)-4)*2\n lodsw ; First char and color\n@@: stosw\n lodsb\n cmp al, 0\n jne @b\n\n@@: mov ah, 00h ; BIOS.GetKey\n int 16h ; -> AX\n cmp al, 27 ; <ESC>\n jne @b\n; --- --- --- --- --- ---\nQuit: mov ax, 0003h ; BIOS.SetVideoMode\n int 10h\n mov ax, 4C00h ; DOS.Terminate\n int 21h\n; ----------------------------------\n; IN (al,bx) OUT (bx)\nNextXY: cmp al, 4Dh ; AL={4Dh,48h,4Bh,50h}\n jne @f\n add bl, 2 ; 2 character cells per playfield cell\n cmp bl, COLS\n je DEAD\n ret\n@@: cmp al, 4Bh ; AL={48h,4Bh,50h}\n jae @f\n sub bh, 1\n jb DEAD\n ret\n@@: ja @f\n sub bl, 2\n jb DEAD\n ret\n@@: add bh, 1\n cmp bh, ROWS-1\n je DEAD\n ret\n; ----------------------------------\n; IN (al,bx) OUT () MOD (ax..cx)\nNewHead:xchg bx, [S.Head]\n mov [Mat+bx], al\n mov ah, SNAKECOLOR\n mov bx, [S.Head]\n; --- --- --- --- --- ---\n; IN (ax,bx) OUT () MOD (cx)\nWritePlayfieldCell:\n mov [Mat+bx], al\n movzx cx, bh ; BH is Row\n imul cx, COLS\n add cl, bl ; BL is Column\n adc ch, 0\n shl cx, 1\n xchg bx, cx\n mov [es:bx+1], ah\n mov [es:bx+3], ah\n mov bx, cx\n ret\n; ----------------------------------\n; IN () OUT () MOD (ax..cx)\nNewTail:mov bx, [S.Tail]\n mov al, [Mat+bx] ; -> AL={4Dh,48h,4Bh,50h}\n call NextXY ; -> BX\n xchg bx, [S.Tail]\n mov ax, BACKCOLOR*256+0 ; 0 is free\n jmp WritePlayfieldCell\n; ----------------------------------\n; IN () OUT () MOD (ax..dx)\nNewFood:mov ax, [Rand]\n imul ax, 25173\n add ax, 13849\n mov [Rand], ax\n mov cx, ROWS-1\n xor dx, dx\n div cx\n mov bh, dl\n mov ax, [Rand]\n mov cx, COLS/2\n xor dx, dx\n div cx\n shl dl, 1\n mov bl, dl\n cmp byte [Mat+bx], 0 ; 0 is free\n jne NewFood\n mov ax, FOODCOLOR*256+1 ; 1 is food\n jmp WritePlayfieldCell\n; ----------------------------------\n; IN () OUT () MOD (ax..dx)\nStatus: mov ax, [S.Length]\n mov bx, ((ROWS-1)*COLS+5)*2\n mov cx, 10\n@@: xor dx, dx\n div cx\n add dx, 0F00h+\'0\'\n mov [es:bx], dx\n sub bx, 2\n test ax, ax\n jnz @b\n mov byte [es:bx], \' \'\n ret\n; ----------------------------------\nMsg db \'G\', 12, \'AME OVER\', 0\n\n ALIGN 2\nS Snake MIDP+SLEN-2, MIDP-SLEN, SLEN, 4Dh, 00010001b\nRand rw 1\nMat rb 256*(ROWS-1)\n从环形缓冲区读取实际坐标。
\n在这个循环缓冲区中，我们记录了从头部到尾部的所有蛇段的坐标。缓冲区的大小必须能够容纳最长的蛇（或规则允许的）。\n程序存储指向第一条记录 ( Head ) 和最后一条记录后面 ( Tail ) 的指针。\n对于对于新的蛇头，我们降低Head指针并插入新坐标。\n对于新的蛇尾，我们只需降低Tail指针，丢弃最后一条记录。
\n因为我们需要保持在环形缓冲区内存的范围内，所以需要一种环绕机制。为环形缓冲区的内存选择 2 的幂大小很重要，因为这样我们就可以通过简单的AND指令进行环绕。如果我们选择这个 2 的幂大小为 65536，那么我们可以放弃这个AND完全放弃这个操作，因为 CPU 已经在实地址模式下自动绕回 64KB。
搜索环形缓冲区需要时间，并且随着蛇变长，这个时间不可避免地会增加。然而，在一个程序中，出于可玩性的原因，99%以上的时间都花在延迟循环上，这没什么关系！
\n
; The Snake Game - RINGBUFFER (c) 2021 Sep Roland\n\n ORG 256\n\nMODE=03h\nCOLS=80\nROWS=25\nSLEN=COLS/8 ; Initial length of snake\nMIDP=((ROWS-1)/2)*256+(COLS/2) ; Center of playfield\nBACKCOLOR=66h ; Brown\nFOODCOLOR=55h ; Magenta\nSNAKECOLOR=22h ; Green\nTIMER equ gs:046Ch ; BIOS.TimerTick\n\nSTRUC Snake a, b, c, d, e\n {\n .Head dw a\n .Tail dw b\n .Length dw c\n .Flow db d\n .Speed db e\n }\n\n cld\n xor ax, ax\n mov gs, ax\n mov ax, cs\n add ax, (EOF+15)/16\n mov ss, ax ; 512 bytes stack\n mov sp, 512\n add ax, 512/16\n mov fs, ax ; 64KB ringbuffer\n mov ax, 0B800h\n mov es, ax ; VRAM\n\n mov ax, [TIMER] ; Seed\n mov [Rand], ax\n\n mov ax, MODE ; BIOS.SetVideoMode\n int 10h\n mov dx, ROWS*256+0 ; Hide cursor\n mov bh, 0\n mov ah, 02h ; BIOS.SetCursor\n int 10h\n\n; Paint the playfield, draw the snake and food\n xor di, di\n mov cx, COLS*(ROWS-1)\n mov ax, BACKCOLOR*256+0\n rep stosw\n\n mov cx, MIDP-SLEN ; HeadXY==TailXY\n@@: call NewHead ; -> (AX..BX)\n add cl, 2 ; X+\n cmp cl, (COLS/2)+SLEN-2 ; HeadX\n jbe @b\n\n call NewFood ; -> (AX..DX)\n\n; Show "GO" and wait for a keypress, then begin\n mov dword [es:((ROWS-1)*COLS+4)*2], 0A4F0A47h\n mov ah, 00h ; BIOS.GetKey\n int 16h ; -> AX\n call Status ; -> (AX..DX)\n\nMain: mov ax, [TIMER] ; Sync with real time\n@@: cmp ax, [TIMER]\n je @b\n\n.kbd: mov ah, 01h ; BIOS.TestKey\n int 16h ; -> AX ZF\n jz .show\n mov ah, 00h ; BIOS.GetKey\n int 16h ; -> AX\n cmp al, 27 ; <ESC>\n je Quit\n cmp al, 32 ; <SPC>\n jne .arrow\n\n.speed: mov al, 11111111b ; Fast uses every tick\n cmp [S.Speed], al\n jne @f\n mov al, 00010001b ; Slow uses one out of four ticks\n@@: mov [S.Speed], al\n jmp .show\n\n.arrow: mov al, ah\n cmp al, 4Dh ; <RIGHT>\n je @f\n cmp al, 48h ; <UP>\n je @f\n cmp al, 4Bh ; <LEFT>\n je @f\n cmp al, 50h ; <DOWN>\n jne .show\n@@: mov [S.Flow], al ; AL={4Dh=X+, 48h=Y-, 4Bh=X-, 50h=Y+}\n\n.show: ror [S.Speed], 1\n jnc Main\n\n mov al, [S.Flow] ; {4Dh,48h,4Bh,50h}\n mov bx, [S.Head]\n mov cx, [fs:bx]\n call NextXY ; -> CX\n cmp cx, [FoodXY]\n je .eat\n call ScanSnake ; -> ZF (BX)\n jnz DEAD ; CX is (X,Y
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