C++ 新手第一個練手小游戲：井字棋

1. 引言

介于身邊有特別多沒有學習過編程，或者有一定C語言、python或是Java基礎的但是沒有接觸過C++的新手朋友，我想可以通過一個很簡單的小項目作為挑戰，幫助大家入門C++。

今天，我們將挑戰一個對新手來說稍微復雜一點，但非常適合新手的經典小游戲——**井字棋 **！通過這個項目，你將學習到 C++ 中更重要的概念，讓你的編程能力再上一個臺階！

這個項目將帶你：

  • 深入理解函數： 如何定義、調用函數，以及參數傳遞（包括引用傳遞）。
  • 掌握二維數據結構： 使用 std::vector 來模擬棋盤。
  • 設計更復雜的程序邏輯： 判斷輸贏、平局等游戲狀態。
  • 提升代碼組織能力： 將不同功能封裝到獨立的函數中。

如何學習
在編寫的過程中可能會遇到之前沒有接觸過的知識點，這時候不要只是跟著案例敲，一個優秀的程序員應該理解自己所寫的代碼，而不是一味地對著抄，或是復制粘貼。對于不懂的代碼：

  • 使用AI工具（例如deepseek）解讀
  • 查閱相關手冊或博客文章

準備好了嗎？讓我們開始這場新的編程冒險吧！

2. 項目概覽：井字棋游戲

游戲規則：

  1. 井字棋在 3x3 的棋盤上進行。
  2. 兩名玩家輪流落子，一個用 ‘X’，一個用 ‘O’。
  3. 玩家選擇一個空位進行落子（通常通過輸入行和列的數字）。
  4. 第一個在橫線、豎線或對角線上連成三個自己的棋子的玩家獲勝。
  5. 如果棋盤填滿，但沒有人獲勝，則游戲平局。

游戲界面示例（命令行）：

 1 | 2 | 3
---+---+---4 | 5 | 6
---+---+---7 | 8 | 9玩家 X 的回合。請輸入你的選擇 (1-9):

3. 環境準備

你需要：

  1. 一個 C++ 編譯器： GCC (MinGW)、MSVC (Visual Studio)、Clang 等。（如果不知道什么是編譯器記得先簡單了解一下）
  2. 一個代碼編輯器或 IDE： VS Code、Visual Studio、CLion 等。（推薦：Visual Studio）

VisualStudio2022使用教程與安裝
確保你的環境能夠編譯和運行 C++ 程序。

4. 逐步實現：井字棋游戲

我們將把游戲的不同功能拆分成獨立的函數，這樣代碼會更清晰、更容易維護。

4.1 核心數據結構：棋盤

井字棋棋盤是一個 3x3 的網格。在 C++ 中，我們可以使用二維 std::vector 來表示它。std::vector 是 C++ 標準庫提供的動態數組，比 C 風格數組更安全、更靈活。

#include <iostream> // 用于輸入輸出
#include <vector>   // 用于 std::vector
#include <limits>   // 用于 std::numeric_limits (處理輸入錯誤)// 為了方便，我們在這里使用整個 std 命名空間
using namespace std;// 定義棋盤
// vector<vector<char>> 表示一個二維字符向量
// 初始時，每個格子都用 ' ' (空格) 表示空位
vector<vector<char>> board = {{' ', ' ', ' '},{' ', ' ', ' '},{' ', ' ', ' '}
};// 當前玩家 ('X' 或 'O')
char currentPlayer = 'X';// 游戲是否結束
bool gameOver = false;int main() {// 游戲主邏輯將在這里實現return 0;
}
4.2 函數一：顯示棋盤 displayBoard()

這個函數負責將當前的棋盤狀態打印到控制臺，讓玩家看到。

// 函數：顯示棋盤
void displayBoard() {system("cls"); // Windows 清屏命令，Linux/macOS 可以用 system("clear");// 或者注釋掉，不清屏也行cout << "--- 井字棋 ---" << endl;cout << "-------------" << endl;for (int i = 0; i < 3; ++i) {for (int j = 0; j < 3; ++j) {cout << " " << board[i][j]; // 打印棋子if (j < 2) {cout << " |"; // 打印列分隔符}}cout << endl;if (i < 2) {cout << "---+---+---" << endl; // 打印行分隔符}}cout << "-------------" << endl;
}
4.3 函數二：玩家落子 playerMove()

這個函數負責接收玩家的輸入，并更新棋盤。它需要處理用戶輸入、檢查輸入是否合法（是否在范圍內、是否為空位）。

// 函數：玩家落子
// 參數 board 用引用傳遞 (&)，這樣函數內部對 board 的修改會直接反映到外部的 board 變量
void playerMove(vector<vector<char>>& currentBoard, char player) {int choice;int row, col;while (true) {cout << "玩家 " << player << " 的回合。請輸入你的選擇 (1-9): ";cin >> choice;// 檢查輸入是否為數字，以及是否在有效范圍內if (cin.fail() || choice < 1 || choice > 9) {cout << "無效輸入！請輸入 1 到 9 之間的數字。" << endl;cin.clear(); // 清除錯誤標志// 忽略輸入緩沖區中剩余的字符，直到換行符cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '\n');continue; // 繼續循環，要求重新輸入}// 將 1-9 的選擇轉換為二維數組的行和列row = (choice - 1) / 3;col = (choice - 1) % 3;// 檢查選擇的格子是否為空if (currentBoard[row][col] == ' ') {currentBoard[row][col] = player; // 落子break; // 輸入合法，跳出循環} else {cout << "這個位置已經被占用了！請選擇其他位置。" << endl;}}
}

新知識點：

  • 引用傳遞 (&)： playerMove(vector<vector<char>>& currentBoard, char player) 中的 & 符號表示 currentBoard 是一個引用。這意味著函數內部對 currentBoard 的修改，會直接影響到 main 函數中傳入的 board 變量，而不是它的一個副本。這對于需要修改外部變量的函數非常有用。
  • cin.fail() 和 cin.clear()： 用于處理非數字輸入錯誤。cin.fail() 檢查輸入流是否處于錯誤狀態，cin.clear() 清除錯誤標志，cin.ignore() 丟棄錯誤輸入。
  • numeric_limits<streamsize>::max()： 表示流的最大尺寸，配合 cin.ignore 丟棄所有剩余輸入。
4.4 函數三：檢查勝利 checkWin()

這個函數判斷當前棋盤上是否有玩家獲勝。

// 函數：檢查是否有玩家獲勝
// 參數 currentBoard 用常量引用傳遞 (const &)，表示函數只讀取 board 的內容，不修改它
bool checkWin(const vector<vector<char>>& currentBoard, char player) {// 檢查行for (int i = 0; i < 3; ++i) {if (currentBoard[i][0] == player && currentBoard[i][1] == player && currentBoard[i][2] == player) {return true;}}// 檢查列for (int j = 0; j < 3; ++j) {if (currentBoard[0][j] == player && currentBoard[1][j] == player && currentBoard[2][j] == player) {return true;}}// 檢查主對角線if (currentBoard[0][0] == player && currentBoard[1][1] == player && currentBoard[2][2] == player) {return true;}// 檢查副對角線if (currentBoard[0][2] == player && currentBoard[1][1] == player && currentBoard[2][0] == player) {return true;}return false; // 沒有獲勝
}

新知識點：

  • 常量引用 (const &)： checkWin(const vector<vector<char>>& currentBoard, char player) 中的 const & 表示 currentBoard 是一個引用，但函數內部不能修改 currentBoard 的內容。這是一種很好的編程習慣，既避免了不必要的拷貝，又保證了數據的安全性。
  • bool 返回值： 函數返回 true 或 false，表示是否獲勝。
4.5 函數四：檢查平局 checkDraw()

這個函數判斷棋盤是否已滿，且沒有玩家獲勝。

// 函數：檢查是否平局
bool checkDraw(const vector<vector<char>>& currentBoard) {for (int i = 0; i < 3; ++i) {for (int j = 0; j < 3; ++j) {if (currentBoard[i][j] == ' ') {return false; // 還有空位，不是平局}}}return true; // 沒有空位，是平局
}
4.6 游戲主邏輯 main()

現在，我們將所有函數組合起來，構建游戲的主循環。

int main() {cout << "-----------------------------------" << endl;cout << "         歡迎來到井字棋！        " << endl;cout << "-----------------------------------" << endl;// 游戲主循環while (!gameOver) {displayBoard(); // 顯示棋盤// 玩家落子playerMove(board, currentPlayer);// 檢查勝利if (checkWin(board, currentPlayer)) {displayBoard(); // 勝利后再次顯示最終棋盤cout << "恭喜玩家 " << currentPlayer << " 獲勝！" << endl;gameOver = true; // 游戲結束}// 檢查平局（只有在沒有勝利者的情況下才檢查平局）else if (checkDraw(board)) {displayBoard(); // 平局后顯示最終棋盤cout << "游戲平局！" << endl;gameOver = true; // 游戲結束}// 切換玩家else {currentPlayer = (currentPlayer == 'X') ? 'O' : 'X'; // 三元運算符：如果當前是X，則切換到O，否則切換到X}}cout << "游戲結束！感謝游玩！" << endl;return 0;
}

5. 完整代碼

現在，將所有代碼片段組合起來，你的 main.cpp 文件應該長這樣：

#include <iostream> // 用于標準輸入輸出
#include <vector>   // 用于 std::vector
#include <limits>   // 用于 std::numeric_limits (處理輸入錯誤)
#include <string>   // 用于 std::string (如果需要)
// #include <windows.h> // 如果使用 system("cls") 且在 Windows 環境下// 為了方便，我們在這里使用整個 std 命名空間
using namespace std;// 定義棋盤 (全局變量，簡化示例)
vector<vector<char>> board = {{' ', ' ', ' '},{' ', ' ', ' '},{' ', ' ', ' '}
};// 當前玩家 ('X' 或 'O')
char currentPlayer = 'X';// 游戲是否結束
bool gameOver = false;// --- 函數聲明 (良好的編程習慣，先聲明再定義) ---
void displayBoard();
void playerMove(vector<vector<char>>& currentBoard, char player);
bool checkWin(const vector<vector<char>>& currentBoard, char player);
bool checkDraw(const vector<vector<char>>& currentBoard);// --- 函數定義 ---// 函數：顯示棋盤
void displayBoard() {// Windows 清屏命令，Linux/macOS 可以用 system("clear");// 如果不想清屏，可以注釋掉這行// system("cls"); cout << "\n--- 井字棋 ---" << endl;cout << "-------------" << endl;for (int i = 0; i < 3; ++i) {for (int j = 0; j < 3; ++j) {cout << " " << board[i][j]; // 打印棋子if (j < 2) {cout << " |"; // 打印列分隔符}}cout << endl;if (i < 2) {cout << "---+---+---" << endl; // 打印行分隔符}}cout << "-------------" << endl;
}// 函數：玩家落子
void playerMove(vector<vector<char>>& currentBoard, char player) {int choice;int row, col;while (true) {cout << "玩家 " << player << " 的回合。請輸入你的選擇 (1-9): ";cin >> choice;// 檢查輸入是否為數字，以及是否在有效范圍內if (cin.fail() || choice < 1 || choice > 9) {cout << "無效輸入！請輸入 1 到 9 之間的數字。" << endl;cin.clear(); // 清除錯誤標志// 忽略輸入緩沖區中剩余的字符，直到換行符cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '\n');continue; // 繼續循環，要求重新輸入}// 將 1-9 的選擇轉換為二維數組的行和列// 1 -> (0,0), 2 -> (0,1), 3 -> (0,2)// 4 -> (1,0), 5 -> (1,1), 6 -> (1,2)// 7 -> (2,0), 8 -> (2,1), 9 -> (2,2)row = (choice - 1) / 3;col = (choice - 1) % 3;// 檢查選擇的格子是否為空if (currentBoard[row][col] == ' ') {currentBoard[row][col] = player; // 落子break; // 輸入合法，跳出循環} else {cout << "這個位置已經被占用了！請選擇其他位置。" << endl;}}
}// 函數：檢查是否有玩家獲勝
bool checkWin(const vector<vector<char>>& currentBoard, char player) {// 檢查行for (int i = 0; i < 3; ++i) {if (currentBoard[i][0] == player && currentBoard[i][1] == player && currentBoard[i][2] == player) {return true;}}// 檢查列for (int j = 0; j < 3; ++j) {if (currentBoard[0][j] == player && currentBoard[1][j] == player && currentBoard[2][j] == player) {return true;}}// 檢查主對角線 (左上到右下)if (currentBoard[0][0] == player && currentBoard[1][1] == player && currentBoard[2][2] == player) {return true;}// 檢查副對角線 (右上到左下)if (currentBoard[0][2] == player && currentBoard[1][1] == player && currentBoard[2][0] == player) {return true;}return false; // 沒有獲勝
}// 函數：檢查是否平局
bool checkDraw(const vector<vector<char>>& currentBoard) {for (int i = 0; i < 3; ++i) {for (int j = 0; j < 3; ++j) {if (currentBoard[i][j] == ' ') {return false; // 還有空位，不是平局}}}return true; // 沒有空位，是平局
}int main() {cout << "-----------------------------------" << endl;cout << "         歡迎來到井字棋！        " << endl;cout << "-----------------------------------" << endl;// 游戲主循環while (!gameOver) {displayBoard(); // 顯示棋盤// 玩家落子playerMove(board, currentPlayer);// 檢查勝利if (checkWin(board, currentPlayer)) {displayBoard(); // 勝利后再次顯示最終棋盤cout << "恭喜玩家 " << currentPlayer << " 獲勝！" << endl;gameOver = true; // 游戲結束}// 檢查平局（只有在沒有勝利者的情況下才檢查平局）else if (checkDraw(board)) {displayBoard(); // 平局后顯示最終棋盤cout << "游戲平局！" << endl;gameOver = true; // 游戲結束}// 切換玩家else {// 三元運算符：如果當前是X，則切換到O，否則切換到XcurrentPlayer = (currentPlayer == 'X') ? 'O' : 'X';}}cout << "游戲結束！感謝游玩！" << endl;return 0; // 程序正常退出
}

6. 編譯和運行你的游戲

6.1 使用命令行編譯 (以 GCC 為例)

  1. 打開你的命令行工具（Windows 下可以是 Git Bash、CMD、PowerShell，macOS/Linux 下是 Terminal）。

  2. 使用 cd 命令進入你存放 main.cpp 的文件夾。

    cd path/to/your/TicTacToeGame

  3. 編譯 main.cpp：

    g++ main.cpp -o tictactoe
    • g++ 是 C++ 編譯器的命令。
    • main.cpp 是你的源文件。
    • -o tictactoe 指定編譯生成的可執行文件名為 tictactoe (Windows 下會自動添加 .exe 后綴)。

  4. 運行你的游戲：

    ./tictactoe  # Linux/macOS
tictactoe.exe # Windows
6.2 使用 IDE 編譯和運行

如果你使用 Visual Studio、VS Code 或其他 IDE，通常可以直接點擊“運行”或“構建并運行”按鈕，IDE 會自動幫你完成編譯和運行的步驟。

7. 運行效果示例

-----------------------------------歡迎來到井字棋！        
-------------------------------------- 井字棋 ---
-------------|   |  
---+---+---|   |  
---+---+---|   |  
-------------
玩家 X 的回合。請輸入你的選擇 (1-9): 5--- 井字棋 ---
-------------|   |  
---+---+---| X |  
---+---+---|   |  
-------------
玩家 O 的回合。請輸入你的選擇 (1-9): 1--- 井字棋 ---
-------------O |   |  
---+---+---| X |  
---+---+---|   |  
-------------
玩家 X 的回合。請輸入你的選擇 (1-9): 9--- 井字棋 ---
-------------O |   |  
---+---+---| X |  
---+---+---|   | X
-------------
玩家 O 的回合。請輸入你的選擇 (1-9): 2--- 井字棋 ---
-------------O | O |  
---+---+---| X |  
---+---+---|   | X
-------------
玩家 X 的回合。請輸入你的選擇 (1-9): 8--- 井字棋 ---
-------------O | O |  
---+---+---| X |  
---+---+---| X | X
-------------
玩家 O 的回合。請輸入你的選擇 (1-9): 3--- 井字棋 ---
-------------O | O | O
---+---+---| X |  
---+---+---| X | X
-------------
恭喜玩家 O 獲勝！
游戲結束！感謝游玩！

8. 知識點回顧與進階

通過這個井字棋項目，我們學習并實踐了以下 C++ 核心概念：

  • std::vector： 使用 vector<vector<char>> 來表示二維棋盤，這是 C++ 中處理動態數組和多維數據的重要方式。
  • 函數（Function）： 將程序拆分成 displayBoard、playerMove、checkWin、checkDraw 等獨立函數，提高了代碼的模塊化、可讀性和可維護性。
  • 函數參數傳遞：
    • 值傳遞： 默認方式，傳遞參數的副本。
    • 引用傳遞 (&)： 允許函數修改外部變量（如 playerMove 修改 board），避免不必要的拷貝。
    • 常量引用 (const &)： 允許函數高效地讀取外部變量，但不允許修改（如 checkWin、checkDraw 讀取 board），兼顧效率和安全性。
  • bool 類型與邏輯判斷： checkWin 和 checkDraw 函數返回 bool 值，用于控制游戲流程。
  • 健壯的輸入處理： 使用 cin.fail()、cin.clear() 和 cin.ignore() 來處理非數字輸入和輸入緩沖區問題，使程序更穩定。
  • 三元運算符 (? :)： 簡潔地實現玩家切換 currentPlayer = (currentPlayer == 'X') ? 'O' : 'X';。

進階挑戰：自己嘗試完成

  1. 重置游戲： 在游戲結束后，詢問玩家是否“再玩一次”，如果選擇是，則重置棋盤和玩家狀態。
  2. 人機對戰 (AI)： 實現一個簡單的電腦玩家。
    • 初級 AI： 隨機選擇一個空位落子。
    • 中級 AI： 優先選擇能贏的位置，其次選擇能阻止對手贏的位置。
  3. 統計分數： 記錄玩家 X 和玩家 O 的勝場次數。
  4. 優化棋盤顯示： 可以考慮用數字 1-9 來表示每個格子，方便玩家輸入。
  5. 結構體/類封裝： 將棋盤、當前玩家、游戲狀態等數據封裝到一個 Game 結構體或類中，進一步提升代碼的面向對象特性。

9. 總結：C++ 進階的里程碑！

恭喜你！你已經成功完成了你的第一個 C++ 進階小游戲項目——井字棋！這標志著你對 C++ 的理解又深入了一步。

通過這個項目，你不僅掌握了 std::vector、函數的運用、引用傳遞等重要概念，更重要的是，你學會了如何將一個相對復雜的程序拆解成更小、更易于管理的部分，這是軟件開發中非常重要的能力。

C++ 的學習是一個循序漸進的過程。多動手，多思考，多嘗試，你就能不斷突破，駕馭這門強大的語言，創造出更多精彩的作品！

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2025.8.21總結

工作一年多了&#xff0c;在這期間&#xff0c;確實也有不少壓力&#xff0c;但每當工作有壓力的時候&#xff0c;最后面都會解決。好像每次遇到解決不了的事情&#xff0c;都有同事給我兜底。這種壓力&#xff0c;確實會加速一個人的成長。這種狼性文化&#xff0c;這種環境&a…
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VS2022 - C#程序簡單打包操作

VS2022 - C#程序簡單打包操作

文章目錄VS2022 - C#程序簡單打包操作概述筆記實驗過程新建工程讓依賴的運行時程序安裝包在安裝時運行(如果發現運行時不能每次都安裝程序&#xff0c;就不要做這步)關于”運行時安裝程序無法每次都安裝成功“的應對知識點嘗試打包舊工程bug修復從需求屬性中&#xff0c;可以原…
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在JAVA中如何給Main方法傳參？

在JAVA中如何給Main方法傳參？

一、在IDEA中進行傳參&#xff1a;先創建一個類&#xff1a;MainTestimport java.util.Arrays;public class MainTest {public static void main(String[] args) {System.out.println(args.length);System.out.println(Arrays.toString(args));} }1.IDEA ---> 在運行的按鈕上…
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