https://github.com/shiweimeiya/cpp-epoll-reactor-server

C/C++服务端项目，epoll+线程池的reactor模型，适合新手学习完服务器项目后来这里增加业务量，读者可以增加redis、MySQL提升项目框架完整性🚀 Tank Battle - 高性能多人在线坦克对战游戏一个展示现代网络游戏架构设计的完整项目。使用C语言构建高并发服务器端（epoll + 线程池 + 多房间系统），Python+Pygame开发跨平台客户端。支持2-4人实时对战，包含动态地图生成、碰撞检测、自定义网络协议等核心功能。 ✨ 核心特性：异步I/O网络模型 | 线程池并发处理 | 房间管理系统 | 实时状态同步 | 跨平台客户端 🛠️ 技术栈： C语言服务器 | Python客户端 | 自定义二进制协议 | Pygame图形引擎适合学习网络编程、游戏开发、系统
https://github.com/shiweimeiya/cpp-epoll-reactor-server

c cpp epoll gui python socket

Last synced: 5 months ago
JSON representation

Host: GitHub
URL: https://github.com/shiweimeiya/cpp-epoll-reactor-server
Owner: shiweimeiya
Created: 2025-06-30T17:20:59.000Z (6 months ago)
Default Branch: main
Last Pushed: 2025-06-30T17:36:07.000Z (6 months ago)
Last Synced: 2025-07-07T23:26:04.936Z (6 months ago)
Topics: c, cpp, epoll, gui, python, socket
Language: C
Homepage:
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# 🚀 Tank Battle - 多人在线坦克大战游戏（项目，C/C++后端）
C/C++选手使用学习了服务端开发项目后，觉得业务代码不够的可以学习这个项目。增加redis、MySQL后会更加适合找工作。

一个基于客户端-服务器架构的多人在线坦克对战游戏，支持2~4名玩家同时在线同一房间对战。游戏使用C语言开发高性能服务器端，Python+Pygame开发友好的客户端界面。

## 📋 目录

- [游戏特色](#-游戏特色)
- [技术架构](#-技术架构)
- [系统要求](#-系统要求)
- [快速开始](#-快速开始)
- [详细安装指南](#-详细安装指南)
- [游戏玩法](#-游戏玩法)
- [网络协议](#-网络协议)
- [技术实现](#-技术实现)
- [配置说明](#-配置说明)
- [故障排除](#-故障排除)
- [开发指南](#-开发指南)
- [贡献指南](#-贡献指南)
- [许可证](#-许可证)

## 🎮 游戏特色

### 核心功能
- **多人在线对战**: 支持2-4名玩家同时游戏
- **房间系统**: 自动房间分配，支持多个房间并发运行
- **实时对战**: 流畅的实时移动、射击和碰撞检测
- **动态地图**: 每局游戏生成不同的随机地图
- **可破坏墙体**: 战术性地破坏障碍物开辟新路径

### 技术特色
- **高性能服务器**: 使用epoll的异步I/O模型
- **线程池架构**: 高效处理并发连接
- **跨平台客户端**: 基于Pygame的图形界面
- **自定义网络协议**: 二进制协议确保低延迟
- **资源管理**: 支持自定义图片资源

## 🏗️ 技术架构

### 服务器端 (C语言)
```
┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐
│ 主线程 │ │ 线程池 │ │ 房间线程 │
│ - 网络监听 │───▶│ - 客户端处理 │───▶│ - 游戏逻辑 │
│ - 连接管理 │ │ - 消息分发 │ │ - 碰撞检测 │
│ - epoll事件 │ │ - 工作队列 │ │ - 状态同步 │
└─────────────────┘ └─────────────────┘ └─────────────────┘
```

### 客户端 (Python)
```
┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐
│ 主线程 │ │ 网络线程 │ │ 渲染引擎 │
│ - 游戏循环 │◀──▶│ - 数据接收 │───▶│ - 图像渲染 │
│ - 事件处理 │ │ - 协议解析 │ │ - 动画显示 │
│ - 用户输入 │ │ - 状态更新 │ │ - UI绘制 │
└─────────────────┘ └─────────────────┘ └─────────────────┘
```

## 💻 系统要求

### 服务器端
- **操作系统**: Linux (推荐 Ubuntu 18.04+, CentOS 7+)
- **编译器**: GCC 7.0+
- **系统库**: pthread, epoll (Linux系统自带)
- **内存**: 最少128MB RAM
- **网络**: 支持TCP连接的网络环境

### 客户端
- **操作系统**: Windows 10+, macOS 10.14+, Linux
- **Python版本**: Python 3.7+
- **依赖库**: pygame 2.0+
- **内存**: 最少256MB RAM
- **显示**: 支持800x600以上分辨率

## 🚀 快速开始

### 1. 克隆项目
```bash
git clone https://github.com/yourusername/tank-battle.git
cd tank-battle
```

### 2. 启动服务器
```bash
# 编译服务器
gcc -o tank_server server.c -lpthread

# 运行服务器
./tank_server
```

### 3. 启动客户端
```bash
# 安装依赖
pip install pygame

# 运行客户端
python client.py
```

### 4. 开始游戏
- 输入用户名
- 等待其他玩家加入
- 使用方向键移动，空格键射击

## 📦 详细安装指南

### 服务器端安装

#### Ubuntu/Debian
```bash
# 更新包管理器
sudo apt update

# 安装编译工具
sudo apt install build-essential

# 克隆项目
git clone https://github.com/yourusername/tank-battle.git
cd tank-battle

# 编译服务器
gcc -o tank_server server.c -lpthread -std=c99

# 运行服务器
./tank_server
```

#### CentOS/RHEL
```bash
# 安装编译工具
sudo yum groupinstall "Development Tools"

# 克隆项目
git clone https://github.com/yourusername/tank-battle.git
cd tank-battle

# 编译服务器
gcc -o tank_server server.c -lpthread -std=c99

# 运行服务器
./tank_server
```

### 客户端安装

#### Windows
```bash
# 安装Python (从python.org下载)
# 安装pip (通常随Python一起安装)

# 安装依赖
pip install pygame

# 运行客户端
python client.py
```

#### macOS
```bash
# 安装Homebrew (如果还没安装)
/bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"

# 安装Python
brew install python

# 安装依赖
pip3 install pygame

# 运行客户端
python3 client.py
```

#### Linux
```bash
# Ubuntu/Debian
sudo apt install python3 python3-pip
pip3 install pygame

# CentOS/RHEL
sudo yum install python3 python3-pip
pip3 install pygame

# 运行客户端
python3 client.py
```

## 🎯 游戏玩法

### 基本操作
- **移动**: 使用方向键 ↑↓←→ 控制坦克移动
- **射击**: 按空格键发射子弹
- **目标**: 击败所有其他玩家成为最后的胜利者

### 游戏规则
1. **玩家数量**: 每个房间支持2-4名玩家
2. **胜利条件**: 成为最后存活的玩家
3. **死亡条件**: 被其他玩家的子弹击中
4. **重生机制**: 游戏结束后自动开始新的一轮

### 地图元素
- **🟫 墙体**: 不可穿越，子弹无法穿透
- **🟤 可破坏墙体**: 可被子弹摧毁
- **🟢 空地**: 可自由移动的区域
- **🔴🔵🟡🟢 坦克**: 不同颜色代表不同玩家

### 战术提示
- 利用墙体作为掩护
- 战略性地破坏墙体开辟新路径
- 预判敌人移动方向
- 控制好射击时机

## 🌐 网络协议

### 协议设计
游戏使用自定义的二进制协议进行通信，确保低延迟和高效率。

### 客户端到服务器
```
登录消息: 'L' + 用户名(UTF-8字符串)
移动消息: 'M' + 玩家ID + 方向(0-3)
射击消息: 'S' + 玩家ID
```

### 服务器到客户端
```
房间分配: 'R' + 房间ID + 玩家ID
游戏更新: 'U' + 房间ID + 地图数据 + 玩家数据 + 子弹数据 + 游戏状态
游戏开始: 'G' + 房间ID
游戏结束: 'O' + 获胜者ID
```

### 数据结构
- **方向码**: 上(0), 右(1), 下(2), 左(3)
- **地图码**: 空地(0), 墙体(1), 可破坏墙体(2), 坦克(3-6)
- **玩家状态**: 位置(x,y), 方向, 存活状态, ID, 用户名

## 🔧 技术实现

### 服务器端核心技术

#### 1. 异步I/O模型
```c
// 使用epoll实现高效的事件驱动编程
int epoll_fd = epoll_create1(0);
struct epoll_event events[MAX_EVENTS];

while (1) {
int nfds = epoll_wait(epoll_fd, events, MAX_EVENTS, 50);
// 处理网络事件
}
```

#### 2. 线程池管理
- 预创建16个工作线程
- 使用条件变量进行线程同步
- 工作队列管理客户端请求

#### 3. 房间管理系统
- 动态房间创建和销毁

#### 4. 碰撞检测算法
```c
// 子弹与玩家碰撞检测
for (int j = 0; j < room->game.player_count; j++) {
Player *p = &room->game.players[j];
if (p->alive && p->x == b->x && p->y == b->y &&
b->owner_id != p->id) {
// 处理碰撞
}
}
```

### 客户端核心技术

#### 1. 多线程架构
- 主线程处理游戏逻辑和渲染
- 网络线程负责数据接收和处理
- 线程间通过共享状态通信

#### 2. 资源管理系统
```python
def load_resources(self):
# 支持自定义图片资源
if os.path.exists("tank.png"):
base_tank = pygame.image.load("tank.png")
else:
# 使用程序生成的默认图像
base_tank = self.create_default_tank()
```

#### 3. 状态同步机制
- 服务器权威的游戏状态
- 客户端预测和回滚
- 平滑的插值显示

## ⚙️ 配置说明

### 服务器配置
```c
#define MAX_PLAYERS 4 // 每房间最大玩家数
#define MAX_ROOMS 10 // 最大房间数
#define MAP_WIDTH 20 // 地图宽度
#define MAP_HEIGHT 20 // 地图高度
#define MAX_BULLETS 32 // 最大子弹数
#define SERVER_PORT 8888 // 服务器端口
#define THREAD_POOL_SIZE 16 // 线程池大小
```

### 客户端配置
```python
MAP_WIDTH = 20 # 地图宽度
MAP_HEIGHT = 20 # 地图高度
TILE_SIZE = 30 # 瓦片大小
SCREEN_WIDTH = 600 # 屏幕宽度
SCREEN_HEIGHT = 640 # 屏幕高度
SERVER_PORT = 8888 # 服务器端口
```

### 自定义资源
将以下图片文件放在客户端目录中可替换默认图像：
- `tank.png`: 坦克图像 (30x30像素)
- `bullet.png`: 子弹图像 (10x10像素)
- `block.png`: 可破坏墙体图像 (30x30像素)

## 🛠️ 故障排除

### 常见问题

#### 1. 服务器无法启动
**问题**: `bind: Address already in use`
**解决**:
```bash
# 查找占用端口的进程
lsof -i :8888
# 终止进程
kill -9
```

#### 2. 客户端连接失败
**问题**: `Connection refused`
**解决**:
- 确认服务器已启动
- 检查防火墙设置
- 验证IP地址和端口

#### 3. 游戏卡顿
**问题**: 游戏画面不流畅
**解决**:
- 关闭其他占用资源的程序
- 降低游戏分辨率
- 检查网络延迟

#### 4. 编译错误
**问题**: `undefined reference to pthread_create`
**解决**:
```bash
gcc -o tank_server server.c -lpthread
```

### 调试模式
启用详细日志输出：
```bash
# 服务器调试
./tank_server --debug

# 客户端调试
python client.py --debug
```

## 👨‍💻 开发指南

### 代码结构
```
tank-battle/
├── server.c # 服务器端源码
├── client.py # 客户端源码
├── README.md # 项目文档
├── LICENSE # 许可证
│── tank.png # 游戏资源
│── bullet.png
│── block.png

```

### 添加新功能

#### 1. 添加新的游戏元素
```c
// 在服务器端定义新元素
#define POWER_UP 7

// 在地图生成中添加
if (rand() % 100 < 5) {
room->game.map[y][x] = POWER_UP;
}
```

#### 2. 扩展网络协议
```c
// 添加新的命令类型
#define CMD_POWER_UP 'P'

// 在消息处理中添加case
case CMD_POWER_UP:
handle_power_up(client_fd, buffer, len);
break;
```

### 性能优化

#### 1. 服务器优化
- 使用内存池减少内存分配
- 优化数据结构布局
- 实现更高效的碰撞检测算法

#### 2. 客户端优化
- 实现精灵批处理
- 使用脏矩形更新
- 优化网络数据解析

## 🤝 贡献指南

### 如何贡献
1. Fork 本项目
2. 创建功能分支 (`git checkout -b feature/AmazingFeature`)
3. 提交更改 (`git commit -m 'Add some AmazingFeature'`)
4. 推送到分支 (`git push origin feature/AmazingFeature`)
5. 创建Pull Request

### 贡献规范
- 遵循现有的代码风格
- 添加适当的注释
- 包含必要的测试
- 更新相关文档

### 报告问题
使用GitHub Issues报告bug或建议新功能：
1. 使用清晰的标题
2. 提供详细的问题描述
3. 包含重现步骤
4. 附上相关的日志信息

## 📈 路线图

### 版本 1.1 (计划中)
- [ ] 添加道具系统
- [ ] 实现观战模式
- [ ] 支持自定义地图
- [ ] 添加排行榜功能

### 版本 1.2 (计划中)
- [ ] 支持团队模式
- [ ] 添加AI机器人
- [ ] 实现回放系统
- [ ] 优化网络协议

### 版本 2.0 (远期计划)
- [ ] 3D图形界面
- [ ] 语音聊天功能
- [ ] 账户系统
- [ ] 移动端支持

## 📄 许可证

本项目采用MIT许可证 - 查看 [LICENSE](LICENSE) 文件了解详情。

## 👥 贡献者

感谢所有为这个项目做出贡献的开发者！

## 🙏 致谢

- 感谢Pygame社区提供的优秀游戏开发框架
- 感谢所有测试者和反馈者
- 灵感来源于经典坦克大战游戏

---

⭐ 如果这个项目对你有帮助，请给它一个星标！

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