486行代码打造复古FPS：周末从零开发3D射击游戏
【免费下载链接】project-based-learning 
项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/pro/project-based-learning
你是否曾想过用极少的代码创建一款属于自己的3D射击游戏？本文将带你通过project-based-learning项目中的实战案例，用486行C++代码实现一个复古风格的第一人称射击游戏（FPS），无需复杂引擎，仅需基础编程知识和一个周末的时间。
为什么选择复古3D游戏开发？
现代3D游戏引擎（如Unity、Unreal）虽然功能强大，但往往隐藏了底层实现细节。通过tinyraycaster项目学习，你将直接掌握：
- 射线投射（Raycasting）技术原理
- 3D场景的2D投影算法
- 简单物理碰撞检测
- 基础游戏循环实现
这种"从零构建"的方式，能帮助你真正理解3D游戏的底层运作机制，为后续学习复杂引擎打下坚实基础。
开发准备与项目结构
环境配置
本项目基于C++开发，需准备：
- C++编译器（GCC/Clang/MSVC）
- SDL2库（用于窗口创建和输入处理）
- 基本图形知识（无需OpenGL经验）
项目文件说明
核心实现包含在单个文件中，主要模块结构如下：
// 伪代码结构展示
int main() {
init_window(); // 初始化窗口
load_map(); // 加载地图数据
while (!quit) {
handle_input(); // 处理玩家输入
update_player(); // 更新玩家位置
render_scene(); // 渲染3D场景
render_minimap(); // 渲染小地图
swap_buffers(); // 双缓冲交换
}
return 0;
}
完整代码可通过项目仓库获取：
git clone https://gitcode.com/gh_mirrors/pro/project-based-learning
cd project-based-learning
核心技术解析：射线投射原理
从2D地图到3D视角
复古FPS游戏（如《德军总部3D》）采用射线投射技术，通过从玩家视角发射虚拟射线来计算3D效果：
// 射线投射核心代码示意
for (int x = 0; x < screenWidth; x++) {
// 计算射线角度
float rayAngle = playerAngle - fov/2 + fov*x/screenWidth;
// 计算射线方向
float rayDirX = cos(rayAngle);
float rayDirY = sin(rayAngle);
// 射线与网格交点计算
float distance = 0;
while (distance < maxDistance) {
float testX = playerX + rayDirX * distance;
float testY = playerY + rayDirY * distance;
if (map[(int)testY][(int)testX] == 1) { // 检测到墙壁
// 计算墙壁高度并绘制
int wallHeight = screenHeight / distance;
draw_column(x, screenHeight/2 - wallHeight/2, wallHeight);
break;
}
distance += 0.1; // 步长增加
}
}
这段代码展示了如何将2D网格地图通过射线投射转换为3D视角，每个垂直柱代表场景中的一堵墙，其高度与距离成反比。
可视化射线投射过程
下图展示了射线投射的工作原理（示意图）：
玩家
*
\
\ 射线 -> 交点
\
+--+--+
| | |
+--+--+ 2D地图
| | |
+--+--+
射线与网格交点的距离决定了墙壁在屏幕上的高度，近处墙壁显得高，远处墙壁显得矮，从而产生深度感。
实战开发步骤
1. 初始化窗口与输入系统
使用SDL2创建游戏窗口并设置输入处理：
SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO);
SDL_Window* window = SDL_CreateWindow("Tiny Raycaster",
SDL_WINDOWPOS_CENTERED, SDL_WINDOWPOS_CENTERED,
SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, 0);
SDL_Renderer* renderer = SDL_CreateRenderer(window, -1, SDL_RENDERER_ACCELERATED);
2. 地图表示与加载
使用简单的二维数组表示游戏地图：
int map[16][16] = {
{1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1},
{1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1},
{1,0,0,2,2,2,2,0,0,0,3,3,3,0,0,1},
// ... 更多地图数据
{1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1}
};
其中不同数字代表不同类型的墙壁（可渲染不同颜色）。
3. 玩家控制实现
处理键盘输入来控制玩家移动和视角旋转：
const Uint8* keys = SDL_GetKeyboardState(0);
if (keys[SDL_SCANCODE_W]) {
playerX += cos(playerAngle) * moveSpeed;
playerY += sin(playerAngle) * moveSpeed;
}
if (keys[SDL_SCANCODE_A]) playerAngle -= rotSpeed;
if (keys[SDL_SCANCODE_D]) playerAngle += rotSpeed;
4. 碰撞检测
简单的矩形碰撞检测防止玩家穿墙：
if (map[(int)(playerY + dy)][(int)playerX] == 0) playerY += dy;
if (map[(int)playerY][(int)(playerX + dx)] == 0) playerX += dx;
5. 场景渲染优化
通过DDA（Digital Differential Analyzer）算法优化射线与网格交点计算，减少距离检测计算量，提升渲染效率。
扩展与进阶
完成基础版后，可尝试这些扩展功能：
- 添加敌人AI和简单寻路
- 实现武器系统和射击机制
- 添加纹理映射（替代纯色墙壁）
- 实现简单音效系统
这些功能在project-based-learning的其他游戏项目中也有类似实现，如Tiny Renderer项目可帮助你学习更复杂的3D渲染技术。
总结与后续学习路径
通过这个仅486行代码的项目，你已经掌握了3D游戏的基本原理。建议后续学习：
- Tiny Raytracer - 学习光线追踪技术
- OpenGL游戏教程 - 过渡到硬件加速渲染
- Unity/Unreal官方教程 - 学习现代引擎工作流
项目完整代码和更多细节可参考project-based-learning仓库中的C/C++游戏开发章节，开始你的3D游戏开发之旅吧！
本文基于project-based-learning项目中的开源教程编写，遵循CONTRIBUTING.md贡献规范。如有改进建议，欢迎提交PR。
【免费下载链接】project-based-learning 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/pro/project-based-learning
创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
