基于 Wasm4 框架的 MoonBit 游戏开发指南

MoonBit 即将面向全国举办“编程创新挑战赛”,并包含游戏赛道。本教程将介绍本次比赛中使用的框架 Wasm4,以及如何使用 MoonBit 在 Wasm4 框架中编写游戏。相关赛事详情见文末。

如果你曾访问过 mooncakes 或我们官网的,你可能已经注意到我们发布了一个名为 wasm4的包以及一个新的演示项目 Wasm4 Snake。今天我们将向大家介绍这个出色的游戏开发框架,并演示如何使用 MoonBit 开发。

什么是 Wasm4

WASM-4 是一个使用 WebAssembly 构建复古风格游戏的框架。它提供了一个 160 x 160 像素的游戏主机,内存少于 64K。通过使用 WebAssembly 这一指令集的新标准,这些游戏能够在所有网页浏览器上运行,甚至可以在一些低端设备上运行。任何能够编译为 WebAssembly 的编程语言都可以用于开发游戏。随着 MoonBit Wasm4 SDK 的发布,现在开发者也能使用 MoonBit 轻松开发 Wasm4 游戏。

本教程将详细介绍如何使用 MoonBit 制作你的第一款 Wasm4 小游戏。

开发教程

MoonBit 库 支持实时重载,你可以在我们的云 IDE 中试玩官方提供的 Wasm4 贪吃蛇游戏。

在开发前,你需要安装:

创建项目

在当前目录下使用 MoonBit 创建一个新项目,并使用 npm 安装 wasm4

moon new --user moonbit --name demo --lib --path .
npm install -D wasm4

完成后,你将看到如下的目录结构(node_modules 目录未列在内):

.
├── .gitignore
├── lib
│  ├── hello.mbt
│  ├── hello_test.mbt
│  └── moon.pkg.json
├── moon.mod.json
├── moon.pkg.json
├── package-lock.json
├── package.json
├── README.md
└── top.mbt

其中 moon.mod.json 定义了整个项目的配置,moon.pkg.json 则定义了每个包的配置。top.mbt 将作为游戏的主要入口文件,我们可以在 lib 目录中编写辅助函数,而 hello_test.mbt 提供了一个黑箱测试的示例。在这个示例中,我们将不使用 lib 目录。

添加 Wasm4 依赖

在创建项目后,我们需要添加 moonbitlang/wasm4依赖:

moon update && moon add moonbitlang/wasm4

这将导致 moon.mod.json 变更为如下内容(以当前版本为例):

{
  "name": "moonbit/demo",
  "version": "0.1.0",
  "deps": {
    "moonbitlang/wasm4": "0.2.0"
  },
  "readme": "README.md",
  "repository": "",
  "license": "Apache-2.0",
  "keywords": [],
  "description": ""
}

同时,还需要将 moon.pkg.json 修改如下,以满足要求:

{
  "import": [
    "moonbitlang/wasm4"
  ],
  "link": {
    "wasm": {
      "exports": [
        "start",
        "update"
      ],
      "import-memory": {
        "module": "env",
        "name": "memory"
      },
      "heap-start-address": 6560
    }
  }
}

在这一步有几点需要注意:

  • 我们将 moonbitlang/wasm4/lib 包导入为 wasm4,所以需要使用 @wasm4 修饰符来调用函数和类型。
  • 我们将此包配置为 Wasm 后端的链接目标,并进行了以下设置:

    • 按照 Wasm4 的要求,导出 startupdate 函数。
    • 导入名为 env 模块中的 memory 内存,以符合 Wasm4 的 ABI 规范。
    • 为了与 Wasm4 的 ABI 兼容,将 MoonBit 的堆内存起始地址设为 6560。低于 6560(0x19a0)的内存空间将保留给 Wasm4 使用。

相应地,我们将修改 top.mbt

pub fn start() -> Unit {

}

pub fn update() -> Unit {

}

现在,可以通过以下命令执行:

moon build --target wasm
npx wasm4 run target/wasm/release/build/demo.wasm

如有需要调试并查看带有函数名的堆栈跟踪信息,也可以使用调试模式:

moon build --target wasm -g
npx wasm4 run target/wasm/debug/build/demo.wasm

在这一步,浏览器会自动打开并显示游戏画面。接下来,让我们开始添加游戏内容吧!

示例:移动方块

首先,在屏幕上绘制一个方块:

pub fn start() -> Unit {

}

pub fn update() -> Unit {
  @wasm4.set_draw_colors(index=1, 2)
  @wasm4.rect(0, 0, 80, 80)
}

现在,你应该看到这样的画面。Wasm4 提供了四个调色板和四种绘图颜色。根据具体的 API,将使用相应的绘图颜色。这里的操作是我们将绘图颜色 1 设置为第二个调色板的颜色,然后从位置 (0, 0)开始绘制一个 80 x 80 的矩形。请记住,在编程世界中,显示坐标的原点位于左上角,y 轴方向朝下。

moonbitlang/wasm4 提供了一个高级抽象,使你可以轻松编写代码。为了避免混淆,绘图颜色和调色板的索引从 1 开始。你还可以设置 160 x 160 像素中的每一个像素。有关这一步的设置请参阅官方 Wasm4 document 和 MoonBit 的 SDK API

现在屏幕上显示了一个静止的方块,但毕竟我们是在开发游戏,所以它最好是能动起来。start 函数将在初始化期间调用一次,而 update 函数将以 60Hz 的频率被调用。因此要让方块移动起来,我们可以这样编写代码:

struct Position {
  mut x : Int
  mut y : Int
}

let pos : Position = { x: 0, y: 0 }

pub fn update() -> Unit {
  if pos.x + 80 <= 160 {
    pos.x += 1
  }
  @wasm4.set_draw_colors(index=1, 2)
  @wasm4.rect(pos.x, pos.y, 80, 80)
}

然后它将变成这样(实际的移动速度会比图上显示的速度更快):

操纵方块

Wasm4 提供了两个按钮(XZ)以及四个方向按钮。让我们尝试让方块根据用户的输入移动吧!

pub fn update() -> Unit {
  if @wasm4.get_gamepad(index=1).button_right && pos.x + 80 < 160 {
    pos.x += 1
  } else if @wasm4.get_gamepad(index=1).button_down && pos.y + 80 < 160 {
    pos.y += 1
  } else if @wasm4.get_gamepad(index=1).button_left && pos.x >= 0 {
    pos.x -= 1
  } else if @wasm4.get_gamepad(index=1).button_up && pos.y >= 0 {
    pos.y -= 1
  }
  @wasm4.set_draw_colors(index=1, 2)
  @wasm4.rect(pos.x, pos.y, 80, 80)
}

更多开发内容

在调试过程中,你可以使用 @wasm4.trace 将调试信息写入控制台。此外,按下 F8 键查看详细的运行状态,如之前的截图所示。

如果要发布游戏,可以运行以下命令生成一个独立的 HTML 页面:npx wasm4 bundle --html game.html target/wasm/release/build/demo.wasm。通过静态文件服务器,其他人就能够轻松体验你设计的游戏。

Wasm4 支持最多四名玩家同时联网游戏,而且无需额外配置。这意味着你可以轻松创建自己的多人蛇蛇大作战,并与朋友一起享受游戏乐趣!更多信息请参考 Wasm4 文档SDK API

总结

还等什么?使用支持实时重载的 MoonBit 库开始你的第一个 Wasm4 游戏吧,玩得开心!

如果对 Wasm4 框架下的游戏风格还不熟悉,访问 Wasm4 官方页面查看更多案例

MoonBit 全球编程挑战赛

由深圳市河套深港科技创新合作发展署指导,IDEA-MoonBit 联合名企一线互联网大厂、全国知名高校举办的 MoonBit 全球编程创新挑战赛,即将拉开帷幕!

在游戏赛道中,参赛者将通过使用 MoonBit 编程语言和 Wasm4 框架,开发出具有创新性和趣味性的游戏作品,展示他们的创造力和编程技巧。

在 MoonBit 全球编程挑战赛中,每位参赛者都有机会让自己的作品得到广泛的推广,创作优秀作品的参赛者将得到丰厚奖金与奖品,表现突出的参赛者更有机会获得知名企业提供的工作或实习机会,为你的职业发展添砖加瓦!

大赛的更多信息和报名细节,后续将通过 MoonBit 的官方平台发布,敬请期待~

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