C 猜猜猜😀文字小游戏 - HelloWorld开发者社区

前言 - 随机性

　　随机数生成 - https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%9A%8F%E6%9C%BA%E6%95%B0%E7%94%9F%E6%88%90

　　没啥事情, 写了个猜猜猜(猜数字)小游戏. 遇到猜的部分, 那肯定会用到随机函数. 我们为了多平台行为一致, 就统一

整合一个伪随机函数实现方案, 让随机更随机. 一开始看下接口设计 rand.h

 1 #ifndef _RAND_H
 2 #define _RAND_H
 3 
 4 #include <stdint.h>
 5 #include <assert.h>
 6 
 7 //
 8 // 传承(抄袭)不灭(创新) rand 库
 9 // 大体思路 
10 //  { r | r[n+1] = (a*r[n] + c) mod m
11 //      , n >= 0
12 //      , m = 0xFFFFFFFFFFFF = 2 ^ 48
13 //      , a = 0x0005DEECE66D = 0x5DEECE66D,
14 //      , c = 0x000B         = 0xB
15 //  }
16 //
17 struct rand {
18     uint32_t x0, x1, x2;
19     uint32_t a0, a1, a2;
20     uint32_t c;
21 };
22 
23 typedef struct rand rand_t[1];
24 
25 //
26 // rand_init - 随机函数对象初始化种子
27 // r         : 随机函数对象
28 // seed      : 种子数
29 // return    : void
30 //
31 extern void rand_init(rand_t r, int64_t seed);
32 
33 //
34 // rand_rand - 获取一个随机值
35 // r         : 随机函数对象
36 // return    : 返回 [0, INT32_MAX] 随机数
37 //
38 extern int32_t rand_rand(rand_t r);
39 
40 //
41 // r_rand - 得到 [0, INT32_MAX] 随机数
42 // r_ranb - 得到 [0, INT64_MAX] (int64 = big int32) 随机数
43 // r_rang - 得到 range [min, max] 随机数
44 //
45 extern int32_t r_rand(void);
46 
47 extern int64_t r_ranb(void);
48 
49 inline int32_t r_rang(int32_t min, int32_t max) {
50     assert(max >= min);
51     return r_rand() % (max - min + 1) + min;
52 }
53 
54 #endif//_RAND_H

rand.c

 1 #include "rand.h"
 2 
 3 #define X0              (0x330E)
 4 #define X1              (0xABCD)
 5 #define X2              (0x1234)
 6 #define A0              (0xE66D)
 7 #define A1              (0xDEEC)
 8 #define A2              (0x0005)
 9 #define C               (0x000B)
10 
11 #define N               (16)
12 #define MASK            ((1 << N) - 1)
13 #define LOW(x)          ((uint32_t)(x) & MASK)
14 #define HIGH(x)         LOW((x) >> N)
15 
16 //
17 // rand_init - 随机函数对象初始化种子
18 // r         : 随机函数对象
19 // seed      : 种子数
20 // return    : void
21 //
22 inline void 
23 rand_init(rand_t r, int64_t seed) {
24     r->x0 = X0; r->x1 = LOW(seed); r->x2 = HIGH(seed);
25     r->a0 = A0; r->a1 = A1; r->a2 = A2;
26     r->c = C;
27 }
28 
29 #define CARRY(x, y)     ((x + y) > MASK) // 基于 16 位判断二者和是否进位
30 #define ADDRQ(x, y, z)  z = CARRY(x, y); x = LOW(x + y)
31 #define MUL(m, x, y, z) m = (x) * (y); z##0 = LOW(m); z##1 = HIGH(m)
32 
33 inline void rand_next(rand_t r) {
34     uint32_t m, p0, p1, q0, q1, s0, s1, c0, c1;
35 
36     MUL(m, r->a0, r->x0, p);
37     ADDRQ(p0, r->c, c0);
38     ADDRQ(p1, c0, c1);
39     MUL(m, r->a0, r->x1, q);
40     ADDRQ(p1, q0, c0);
41     MUL(m, r->a1, r->x0, s);
42 
43     m = c0 + c1 + CARRY(p1, s0) + q1 + s1 
44         + r->a0 * r->x2 + r->a1 * r->x1 + r->a2 * r->x0;
45     r->x2 = LOW(m);
46     r->x1 = LOW(p1 + s0);
47     r->x0 = LOW(p0);
48 }
49 
50 //
51 // rand_rand - 获取一个随机值
52 // r         : 随机函数对象
53 // return    : 返回 [0, INT32_MAX] 随机数
54 //
55 inline int32_t 
56 rand_rand(rand_t r) {
57     rand_next(r);
58     return (r->x2 << (N - 1)) + (r->x1 >> 1);
59 }
60 
61 //
62 // 想过 - 朵朵浪花, 也不曾看见云彩飘过 :0
63 //
64 static rand_t r_r = { { X0, X1, X2 , A0, A1, A2 , C } };
65 
66 // EXTERN_RUN(r_init) 启动初始化
67 extern inline void r_init(int64_t seed) {
68     rand_init(r_r, seed);
69 }
70 
71 inline int32_t 
72 r_rand(void) {
73     return rand_rand(r_r);
74 }
75 
76 inline int64_t 
77 r_ranb(void) {
78     uint64_t x = ((r_rand() << N) ^ r_rand()) & INT32_MAX;
79     uint64_t y = ((r_rand() << N) ^ r_rand()) & INT32_MAX;
80     return ((x << 2 * N) | y) & INT64_MAX;    
81 }

算法层面网上资料很够(redis rand48 原理) . 我这里只聊聊工程实现方面, 可以看出来多线程并发发起 r_rand()

请求是不可控的(非线程安全, 你也不知道内部运行状态是啥). 但如果存在特殊业务需要可窥探随机序列时候,

rand_init 就可以运用上了, 来构建多线程情况下可控的随机函数对象.

　　对于 r_init 多数使用 time(NULL) 时间量初始化种子, 有没有人觉得不太可靠, 毕竟服务器时间也可以改. 有

没有想过让其更加混乱一点. 这里有个小想法, 提出来可供大家一块参略讨论讨论.

 1 //
 2 // EXTERN_RUN - 函数包装宏, 声明并立即使用
 3 // frun     : 需要执行的函数名称
 4 // ...      : 可变参数, 保留
 5 //
 6 #define EXTERN_RUN(frun, ...)                          \
 7 do {                                                   \
 8     extern void frun();                                \
 9     frun (__VA_ARGS__);                                \
10 } while(0)
11 
12 // 此后 :) 随机与你无关 ~
13 EXTERN_RUN(rand_restrict);

17 // rand_nationalism - 民族主义, 国家是人民所共有, 各族平等, 团结一致
18 static void rand_nationalism(void) {
19     struct timespec s; 
20     (void)timespec_get(&s, TIME_UTC);
21     EXTERN_RUN(r_init, s.tv_nsec + s.tv_sec);
22     for (int32_t i = BUFSIZ; i > 0 ; --i) {
23         (void)timespec_get(&s, TIME_UTC);
24         EXTERN_RUN(r_init, s.tv_nsec + i);
25     }
26 }
27 
28 // rand_democracy - 民权主义, 政治是人民所共管, 选举权、罢免权、创制权和复决权
29 static void rand_democracy(void) {
30     int32_t x, y, z, w;
31     do {
32         x = r_rand();
33         y = r_rand();
34         z = r_rand();
35         w = r_rand();
36     } while (!(x > y && y > z && z > w && w > INT16_MAX));
37 }
38 
39 // rand_livelihood - 民生主义, 利益是人民所共享, 让人像个人
40 static void rand_livelihood(void) {
41     for (int32_t i = r_rand(); i >= 0; --i)
42         r_rand();
43 }
44 
45 // rand_restrict - 三权制衡在随机函数初中运用
46 void rand_restrict(void) {
47     thread_async(rand_nationalism);
48     thread_async(rand_democracy);
49     thread_async(rand_livelihood);
50 }

传送门核心是引入多线程互相竞争制约, 让随机函数你我不知, 模糊不清, 捉摸不透. 这里只是瞎弄一个思路.

大家有更好的想法可以在评论区和我一块交流.

正文 - 猜猜猜

　　是不是要开始扯闲篇. 那就用上面随机库写个猜猜猜游戏吧 ~

main.c

#include "rand.h"
#include <time.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>

//
// EXTERN_RUN - 函数包装宏, 声明并立即使用
// frun     : 需要执行的函数名称
// ...      : 可变参数, 保留
//
#define EXTERN_RUN(frun, ...)                          \
do {                                                   \
    extern void frun();                                \
    frun (__VA_ARGS__);                                \
} while(0)

// 
// GUESS_THRESHOLD_INT - 猜数最多次数
// GUESS_TEMPER_INT    - 遇到小脾气不再触发提示
// GUESS_MAX_INT       - 最大值区间
//
#define GUESS_THRESHOLD_INT     (8)
#define GUESS_TEMPER_INT        (3)
#define GUESS_MAX_INT           (8964)

// guess 猜数字游戏对象
struct guess {
    int32_t max;                          // 数字区间上限
    int32_t correct;                      // 正确数值
    int32_t use;                          // 已经猜数次数
    int32_t numbers[GUESS_THRESHOLD_INT]; // 用户猜数数组
    int32_t now;                          // 用户当前输入值
};

// guess_run 猜数字游戏开始
void guess_run(struct guess * restrict g); 
// guess_guess 猜数字开启猜猜猜
bool guess_guess(struct guess * restrict g);
// guess_end 猜数字游戏结束总结
void guess_end(struct guess * restrict g);

// threshold_input - 获取猜数字的范围
static int32_t threshold_input(int argc, char * argv[]) {
    int32_t max = GUESS_MAX_INT;
    if (argc > 1) {
        int num = atoi(argv[1]);
        if (num <= 0) {
            printf("亲， 别👇瞎闹 [input = %s] 好不好 ～\n", argv[1]);
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        max = num;
    }
    return max;
}

//
// 简单的猜猜猜数字游戏
//
int main(int argc, char * argv[]) {
    // 获取猜数字范围
    int max = threshold_input(argc, argv);

    // 设置随机函数种子
    struct timespec s; 
    (void)timespec_get(&s, TIME_UTC);
    EXTERN_RUN(r_init, s.tv_nsec + s.tv_sec);

    // 设置 guess number 对象
    struct guess user = { 
        .max = max,
        .correct = r_rand() % user.max + 1,
    };

    guess_run(&user);
    // 游戏过程主逻辑
    while (!guess_guess(&user))
        ;
    guess_end(&user);

    return 0;
}

// guess_run 猜数字游戏开始
void 
guess_run(struct guess * restrict g) {
    printf("------------------------******* 大侠，猜猜猜 *******------------------------\n");
    printf("-> 大侠，如此难得舍得， 不如 🤱  猜猜猜\n");
    printf("-> 1. 猜数范围 [1, %d]\n", g->max);
    printf("-> 2. 拥有猜数机会 [%d] 次\n", GUESS_THRESHOLD_INT);
    printf("-> 3. 触发小脾气 🦐  1/%d, 不再多给提示\n", GUESS_TEMPER_INT);
    printf("-> ready Go\n");
}

// guess_check 猜数字游戏检查
static bool guess_check(struct guess * restrict g) {
    // 猜中数字， 进入结束环节
    if (g->now == g->correct) {
        printf("-> 哇，棒棒棒\n");
        return true;      
    }

    // 免费次数用完
    if (g->use >= GUESS_THRESHOLD_INT) {
        printf("-> 坑多 🐾  不够，大侠就此别过 ～\n");
        return true;
    }

    // 进入提示环节
    int32_t luckly = r_rand() % GUESS_TEMPER_INT;
    if (luckly == 0) {
        printf("-> 小脾气，🧠  脑子是个好东西，可惜有些人没有 💵\n");
        return false;
    }

    // 正常提示环节
    if (g->now > g->correct) {
        printf("-> [%d] 🤪  大了\n", g->now);    
    } else {
        printf("-> [%d] 🤪  小了\n", g->now);   
    }
    return false;
}

// guess_guess 猜数字开启猜猜猜
bool 
guess_guess(struct guess * restrict g) {    
    int32_t num;
    char buf[BUFSIZ];
    for (;;) {
        printf("-> 亲，输入 luckly 数字吧 🕗 : ");

        if (fgets(buf, sizeof buf, stdin)) {
            if (buf[0] == 'q' || buf[0] == 'Q') {
                printf("-$ 聚是一团火，散是满天 💫 \n");
                exit(EXIT_SUCCESS);
            }

            if ((num = atoi(buf)) > 0) {
                break;
            }

            printf("-> 大侠外面的世界很精彩， 💨  快走吧，别乱叛逆 ⭕ 哦 --<-\n");
        }

        // 清除输入的缓冲指针
        rewind(stdin);
    }

    // 数据记录
    g->now = num;
    g->numbers[g->use++] = num;

    return guess_check(g);
}

// guess_end 猜数字游戏结束总结
void 
guess_end(struct guess * restrict g) {
    printf("<- 大侠喝杯茶， 🙏  稍后 ～\n");
    printf("<- 猜范围 [1, %d]\n", g->max);
    printf("<- luckly 是 [%d] 你是 %s\n", g->correct, g->now == g->correct ? "√ ":"❌");
    printf("<- 猜测过程 [ %d", g->numbers[0]);
    for (int i = 1; i < g->use; ++i)
        printf(" -> %d ", g->numbers[i]);
    printf("]\n");
    if (g->use <= 1) {
        printf("-$ 无数奇真供世眼, 一轮明月耀天心 ❤\n");
    }
    printf("<- 风🍃 从没有停止，大侠的故事⛵  仍然在回响 ～\n");
    printf("------------------------******* 猜数，猜猜猜 *******------------------------\n");
}

其中编译操作 Makefile

.PHONY : all clean

all : guess.exe

guess.exe : main.o rand.o
    gcc -g -Wall -O2 -Wno-unused-result -o $@ $^

main.o : main.c
    gcc -g -Wall -O2 -c -o $@ $<

rand.o : rand.c
    gcc -g -Wall -O2 -c -o $@ $<

clean:
    -rm -rf guess.exe main.o rand.o
    -printf '\ec'

有兴趣朋友可以试试 ~ 哈哈哈大侠请喝茶 ~