시작하기 앞서

며칠 전, 교수님께서 과제로 C언어로 구현된 게임(테트리스, 미로찾기)에 대한
코드 분석하기를 내주셨는데, 평소 게임 코드는 어떤식으로 구현 돼있을까
궁금하기도 했던 나인지라 좋은 기회라고 생각했다.

일단 코드 분석을 하기 위한 코드를 찾기 전,
몇 가지 기준을 정하고 그 기준에 만족하는 자료를 찾기로 했다.

코드 분석 자료의 선정 기준 👁‍🗨

• 디자인보단 기능에 충실한 것.
• 버그 발생 우려를 고려해, 함수 또는 코드의 구성이 하나로 뭉쳐있지 않는 것.
• 2 번째와 연관 돼있는데 추후 게임 업데이트를 고려해 소스코드가 체계적으로 구성 되있는 것.

이 3가지가 충족한 자료를 찾기 위해 구글 검색을 통해 많은 코드를 보고
내가 코드 분석을 하기로 한 자료는, kkikkodev GitHub 해당 사이트이다.

최종 출력 시 👉

( 출처 : Kkikkodev Youtube )

kkikkodev 이란 분이 만드신 테트리스 게임의 완성본은 내가 생각한 기준에 적합하였다.
전체적인 코드를 봤을 때,
게임 플레이시 버그가 발생하였을 때의 대응을 위한,
업데이트를 고려하여 추가 기능을 구현 할 때를 대비해 기능 하나 하나를 최대한 함수로 쪼개서 만드셨다.

하지만 최종 완성본의 코드는 너무 해석하기 어려웠고, 나 또한 C언어에 대한 지식이 깊지 않기 때문에 제일 초기 버전인 TetrisForDesktop 0.1ver 을 분석하기로 하였고,
해석하면서 느낀거지만 초기 버전 조차도 분석하기가 어려웠다.

나의 C언어에 대한 지식은 포인터에서 멈춰있는데
해당 코드는 구조체(Structure)나, 구조체 포인터, 열거형 상수(enum) 등을
사용해서 구글의 힘이 아니였다면 분석하기가 너무 힘들었다. 😥

일단 최대한 아는 선에서 분석하며 주석을 작성하고,
모르는 부분은 웹서핑을 하면서 정보를 얻고 작성하다보니
아예 이해가 안되는 수준은 아니었기 때문에 생각보다 할만 했다.

코드 분석 ✍

블로그에 모든 코드를 작성하면 너무 길기 때문에 해당 부분만 작성하였습니다.

• 프로그램이 어떤식으로 돌아가는지 ?
• 각 헤더파일 및 소스파일의 기능 및 함수들의 기능(매개변수가 무엇을 의미하는지)
  
  각 변수와 함수에 대한 자세한 설명은 제 GitHub를 참고해주세요. 👉 GitHub

프로그램이 어떤식으로 돌아가는지 🤔

먼저, 테트리스가 구현되기 위한 조건을 알아봐야 한다.

• 키보드가 특정 키를 입력 받을 때 마다 블럭이 쌓여야 한다.
• 블럭이 특정 조건들이 만족했을 때의 분기를 만들어야 한다.
  • 블럭이 가로줄로 쌓이게 되면 삭제하는 기능
  • 블럭이 게임판과 충돌했을때 게임오버 기능
• 랜덤으로 다음 블럭이 무엇인지 표시해줘야 한다.

이 외에도 여러가지가 있지만 제일 핵심만 요약해 봤다.

다음은, 프로그램 컴파일시 터미널에 맨 처음 출력되는 창이다.

블럭이 내려오는 속도를 플레이 유저가 숫자 1 - 10 사이로 입력할 수 있다.
'1' 이 제일 느린 속도로 내려오며 '10' 에 가까운 숫자일 수록 속도가 빨라진다.

1. 게임 플레이 할 때, 기본적인 키 입력이다.

키 조작법 ⌨

키 입력	행동
⬆️	블럭을 시계방향으로 90도 회전시킨다.
➡️	블럭을 오른쪽으로 한칸 이동한다.
⬅️	블럭을 왼쪽으로 한칸 이동한다.
⬇️	블럭을 아래쪽으로 한칸 이동한다.
Space Bar	블럭을 즉시 맨 밑으로 내린다.

키보드 입력을 숙지 했다면 다음으로 넘어가자.

2. 속도를 입력한 후에 나오게 되는 창이다.

게임 플레이 방법

• 블럭을 게임판이 안넘치도록 쌓는다.
• 블럭은 가로줄로 한 줄이 완성될 경우 삭제가 된다.
• 가로줄을 3번 지울때마다 속도가 1씩 증가한다.
• 블럭은 항상 랜덤으로 생성된다.

3.블럭이 게임판을 초과할 경우 표시되는 창이다.

블럭이 게임판을 초과할 경우 표시되는 창이다.

여기까지 프로그램이 어떤식으로 돌아가는지를 알아보았다.

각 헤더파일,소스파일의 기능 👾

이 테트리스 게임은 총 10개의 코드파일로 구성되있으며
헤더 파일 5개, 소스 파일 5개로 구성되있다.

/* -Header Files list- */
	 Block.h
     Constant.h 
     TetrisManager.h
     TetrisView.h
     Util.h
/* -Source Files list- */
	Main.c
    Block.c
    TetrisManager.c
    TetrisView.c
    Util.c

이렇게 구성 되어있는데 하나씩 무슨 기능을 하는 파일인지 살펴보도록 하자.

block.c , block.h

/* =============================== block.h =============================== */
#ifndef _BLOCK_H
#define _BLOCK_H

typedef struct _point{
	int x;
	int y;
}Point;

#define POSITIONS_SIZE 4

typedef struct _block{
	Point positions[POSITIONS_SIZE][POSITIONS_SIZE];
	int current;
	int next;
	int direction;
}Block;

Block Block_Make(int isFirst, Block block);
Block Block_Move(Block block, int direction);
Point* Block_GetPositions(Block block);
void Block_PrintNext(Block block, int x, int y);

#endif
/* =============================== block.c =============================== */
#include <time.h>
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include "Block.h"
#include "Util.h"
#include "Constant.h"
#define BLOCK_EXAMPLES_SIZE 6
const static Point blockExamples[BLOCK_EXAMPLES_SIZE][POSITIONS_SIZE][POSITIONS_SIZE] = {...}

static Block _Block_MoveToDown(Block block);
static Block _Block_MoveToLeft(Block block);
static Block _Block_MoveToRight(Block block);
static Block _Block_RotateRight(Block block);

Block Block_Make(int isFirst, Block block) {...}
Block Block_Move(Block block, int direction) {...}
Point* Block_GetPositions(Block block) {...}
void Block_PrintNext(Block block, int x, int y) {...}
static Block _Block_MoveToDown(Block block) {...}
static Block _Block_MoveToLeft(Block block) {...}
static Block _Block_MoveToRight(Block block) {...}
static Block _Block_RotateRight(Block block) {...}

Block.c 와 Block.h 파일의 기능은,
블럭의 형태를 제작, 블럭을 테트리스 판에서 입력에 맞게 움직이게,
블럭의 다음 출력을 랜덤하게 등 블럭에 대한 전반적인 기능을 담당하고 있다.

여기서 눈 여겨 볼점은 다음 부분이다.

blockExamples[BLOCK_EXAMPLES_SIZE][POSITIONS_SIZE][POSITIONS_SIZE] = {...} 

해당 부분은, 출력될 블럭들의 모양을 상수 배열(변하지 않는)로 선언했다.
코드 내용이 너무 길어서, 자세한 부분은 깃허브에 올린 코드를 참조하면 될듯하다.

다음으로 block.c,h 에서 사용되는 함수는 다음과 같다.

static Block _Block_MoveToDown(Block block);
static Block _Block_MoveToLeft(Block block);
static Block _Block_MoveToRight(Block block);
static Block _Block_RotateRight(Block block);

위의 함수들은 static 으로 선언된 함수들로 Block.c파일 내부에서만 사용되며
각 기능들은 유저가 입력한 값에 따라 블록을 움직이게 하는 기능을 갖고있는 함수이다.

Block Block_Make(int isFirst, Block block) {...}
Block Block_Move(Block block, int direction) {...}
Point* Block_GetPositions(Block block) {...}
void Block_PrintNext(Block block, int x, int y) {...}

다음 함수들은,

블럭을 출력 및 랜덤으로 출력, Block Block_Make(int isFirst, Block block)
블럭의 움직이게, Block Block_Move(Block block, int direction)
블럭의 좌표를 잡아주는 기능을, Point* Block_GetPositions(Block block)
다음 블럭의 출력을 보여주는 기능void Block_PrintNext(Block block, int x, int y)

이라고 보면 될듯 하다.

Util.c , Util.h

/* =============================== Util.h =============================== */
#pragma once
#ifndef _UTIL_H
#define _UTIL_H

void CursorUtil_GotoXY(int x, int y);
void CursorUtil_Hide();

#endif
/* =============================== block.c =============================== */
#include <Windows.h>
#include "Util.h"

void CursorUtil_GotoXY(int x, int y) {
	COORD pos = { x, y };
	SetConsoleCursorPosition(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), pos);
}

void CursorUtil_Hide() {
	CONSOLE_CURSOR_INFO cursorInfo;
	cursorInfo.dwSize = 1;
	cursorInfo.bVisible = FALSE;
	SetConsoleCursorInfo(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), &cursorInfo);
}

Util.c 와 Util.h 파일의 기능은
커서의 위치(터미널에서의 출력 좌표 위치)를 얻고, 커서를 숨기는 기능을 갖고있다.

void CursorUtil_GotoXY(int x, int y) 의 기능은 매개변수인 int x,y 를 전달받아 SetConsoleCursorPosition함수를 호출하고 커서를 이동시켜주는 역할을 갖고있다.

void CursorUtil_Hide()의 기능은, 표시되는 커서를 숨기는 역할이라고 봐야할듯 하다.

TetrisManager.c , TetrisManager.h

TetrisManager 부분은, 코드가 너무 긴 관계로,
무슨 역할을 하는 파일인지만 알아보고 가자.
사실상 제일 중요한 역할을 하는 파일이라고 생각하는데 기능을 요약하면 다음과 같다.

• 게임에 대한 전반적인 기능
• 게임 플레이시 게임판의 초기화 및 출력 기능
• 블럭이 특정 조건을 만났을때의 분기점 생성
  ( 예 : 블럭이 가로줄을 완성했을때 삭제하는 기능 외 여러가지)
  
  이외에도 중요한 여러가지 기능이 많다.

어떤 함수가 있는지 내용만 알아보자.

/* ====================== TetrisManager Function() ======================= */

void TetrisManager_Init(TetrisManager* tetrisManager, int speedLevel); 
int TetrisManager_CheckValidPosition(TetrisManager* tetrisManager, int direction);
void TetrisManager_ChangeBoardByDirection(TetrisManager* tetrisManager, int direction);
void TetrisManager_ChangeBoardByAuto(TetrisManager* tetrisManager);
void TetrisManager_ProcessDirectDown(TetrisManager* tetrisManager);
void TetrisManager_ProcessDeletingLines(TetrisManager* tetrisManager);
int TetrisManager_IsReachedToBottom(TetrisManager* tetrisManager);
int TetrisManager_ProcessReachedCase(TetrisManager* tetrisManager);
void TetrisManager_Sleep(TetrisManager* tetrisManager);
void TetrisManager_Print(TetrisManager* tetrisManager);

static void _TetrisManager_ClearBoard(TetrisManager* tetrisManager);
static void _TetrisManager_ChangeBoardByStatus(TetrisManager* tetrisManager, int status);
static void _TetrisManager_UpSpeedLevel(TetrisManager* tetrisManager);
static void _TetrisManager_SearchLineIndexesToDelete(TetrisManager* tetrisManager, int* indexes, int* count);
static void _TetrisManager_DeleteLines(TetrisManager* tetrisManager, int* indexes, int count);

TetrisView.c , TetrisView.h

/* ============================= TetrisView.h =============================== */
#ifndef _TETRIS_VIEW_H
#define _TETRIS_VIEW_H

#include "TetrisManager.h"

typedef struct _tetrisView{
	TetrisManager tetrisManager;
}TetrisView;

void TetrisView_StartGame(TetrisView* tetrisView);
void TetrisView_ProcessGame(TetrisView* tetrisView, int processType, int direction);
void TetrisView_EndGame(TetrisView* tetrisView);

#endif
/* ============================= TetrisView.c ============================= */
#include ...
#pragma comment(lib, "winmm.lib")
#define TETRIS_BACKGROUND_MUSIC_FILE_NAME " ~~~.wav "

void TetrisView_StartGame(TetrisView* tetrisView) {...}

void TetrisView_ProcessGame(TetrisView* tetrisView, int processType, int direction){...}

void TetrisView_EndGame(TetrisView* tetrisView){...}

TetrisView 파일들의 기능은 User Interface(UI) 기능 및 게임 플레이 구현이라고 생각된다.

코드를 살펴보자.

#pragma comment(lib, "winmm.lib")
#define TETRIS_BACKGROUND_MUSIC_FILE_NAME " ~~~.wav "

해당 부분은 , 컴파일 시 노래가 나오도록 선언한 것이며
void TetrisView_StartGame(TetrisView* tetrisView) 함수안에
노래가 플레이 되도록 하는 함수를 사용하기 위해 선언 해준듯 하다.

void TetrisView_StartGame(TetrisView* tetrisView);
void TetrisView_ProcessGame(TetrisView* tetrisView, int processType, int direction);
void TetrisView_EndGame(TetrisView* tetrisView);

해당 함수들은 각각
게임을 시작할때 호출되는 함수 void TetrisView_StartGame()
게임중에 호출되는 함수 void TetrisView_ProcessGame()
게임이 끝났을 경우에 호출되는 함수 void TetrisView_EndGame()
를 의미 한다.

Constant.h

/* ======== Constant.h ======== */
#ifndef _CONSTANT_H
#define _CONSTANT_H

enum Boolean{
	False, True
};

enum Direction{
	UP, RIGHT, DOWN, LEFT
};

enum ProcessType{
	DIRECTION, DIRECT_DOWN, AUTO
};

enum KeyCode{
	UP_KEY_CODE = 72, LEFT_KEY_CODE = 75, 
	RIGHT_KEY_CODE = 77, DOWN_KEY_CODE = 80, 
	SPACE_BAR_KEY_CODE = 32
};

enum BoardType{
	EMPTY,
	MOVING_BLOCK, FIXED_BLOCK,
	LEFT_WALL, RIGHT_WALL, BOTTOM_WALL, TOP_WALL,
	LEFT_TOP_EDGE, RIGHT_TOP_EDGE, LEFT_BOTTOM_EDGE, RIGHT_BOTTOM_EDGE
};

#define MAX_SPEED_LEVEL 10
#define MIN_SPEED_LEVEL 1

#endif

Constant.h 이 파일은 앞으로 모든 파일에서 사용할 열거형 상수들의 선언을
통째로 모아둔 파일인데,

나는 이 코드를 보며 C언어의 고질적인 문제를 알수있었던 파일이였다.
자세히 보면, enum Boolean 선언 부분은 단순히 True(=1), False(=0)을 선언한 것을 알수있다.

비교적 최신 인터프리터 언어인 파이썬과 비교해봤을때 상당히 불친절 하다고 느낄수 있다.
하지만 나는 이런 점이 오히려 C언어의 매력이 아닐까? 라고 생각이 들기도 한다.

Main.c

#include <...>

int main(int argc, char* argv[]){
	TetrisView tetrisView;
	TetrisView_StartGame(&tetrisView);
	int processType;
	int direction;
	while (True){
		processType = AUTO;
		direction = DOWN;
		if (_kbhit()){
			int key = _getch();
			if (_kbhit()){
				key = _getch();
				switch (key){
				case UP_KEY_CODE:
					processType = DIRECTION;
					direction = UP;
					break;
				case LEFT_KEY_CODE:
					processType = DIRECTION;
					direction = LEFT;
					break;
				case RIGHT_KEY_CODE:
					processType = DIRECTION;
					direction = RIGHT;
					break;
				case DOWN_KEY_CODE:
					processType = DIRECTION;
					direction = DOWN;
					break;
				}
			}
			else{
				switch (key){
				case SPACE_BAR_KEY_CODE:
					processType = DIRECT_DOWN;
				}
			}
		}
		TetrisView_ProcessGame(&tetrisView, processType, direction);
	}
	return 0;
}

사실상 프로그램이 가동되는 부분인 Main.c 메인 파일이다.
여기서 핵심적으로 봐야할 부분은 (_kbhit()) 함수가 2번 호출됨을 알수있는데,
왜 그런가 이해가 안되어 찾아본 결과,

방향키는, 입력 버퍼에 2 개의 값이 연속으로 들어가게 됩니다. 
첫 번째는 0xE0 (= 224), 그리고 방향키에 대한 정수 값 이렇게 2 개가 들어가기 때문에, 
두 번 입력버퍼로부터 값을 가져와서 확인해야 합니다. 
16 라인에서 _kbhit 함수의 호출 후 반환값이 0 이 아니면, 상,하,좌,우 방향 키 중 
하나가 눌렸다는 말이기 때문에, 
switch ~ case 문에서 분기하여, 각각에 해당하는 processType 과 direction 을 설정합니다.

이라고 한다. 즉 방향키 같은 경우엔 *입력 버퍼 에 2개의 값이 들어가기 때문에,
입력버퍼로부터 두번의 값을 가져와서 확인해야한다고 한다.
정말로 C언어는 깐깐하다.

*입력 버퍼란?
scanf_s 같은 함수를 통해 전달받은 데이터는 바로 프로그램에 읽혀지는 것이 아닌,
입력 버퍼에 저장 된 후, 입력 버퍼의 내용이 프로그램에 전달되는 즉 2번의 전달을 거친다는 뜻이다.

마치며,

코드분석에 대한 자세한 내용은 코드의 내용이 너무많아
본문에서 제대로 다루진 못했고
전체적인 프로그램의 흐름 및 프로그램을 돌아가게하는 전체적인 파일,
각 소스 파일 및 헤더파일의 기능들을 아주 간단한게 설명했는데,
설명이 너무 부족했던게 아닌가 싶었다.

게임 코드를 해석하고 모르는 부분에 대해서 찾는 과정에 있어서
느끼는게 많았다. 크게 3가지로 뽑자면,

1. 확실히 코드는 보면서 배우는 것이 아닌, 직접 부딪혀 봐야한다.

2. 간단한 프로그램 하나를 만들기 위해서 고려하고 설계 해야할 부분이 매우 많은것 같다.

3. 게임하다가 버그 났다고 욕하는짓이야 말로 어리석은 짓이다.
세상에 버그가 없는 프로그램은 없는 것 같다.

3번은 농담 반 진담 반으로 한소리고 😵
이번 기회로 매우 큰 공부가 됐고
게임이든 간단한 프로그램이든 모든 프로그램을 개발하는 사람들을 존경하게 되었다.
프로그래밍은 들어가면 들어갈수록 심오해지는 느낌이다.