本文的俄罗斯方块实例官方的一个经典实例。
俄罗斯方块这个游戏就是从顶部落下方块到底部，把每行都填充满。当一行被填充满，这行就会被移除，玩家就会获取分数。顶部的方块都会依次落下，如果有多行被填充满了，那么会移除多行，获取对应的分数。
键盘左键控制方块向左移动，键盘右键控制方块向右移动，键盘上键使得方块逆时针旋转90°，键盘下键使得方块顺时针旋转90°。
键盘D键使得方块加速落下，键盘空格使得方块立即落下。
本俄罗斯方块实例由3个类构成：
TetrixWindow：构造游戏的整体界面，也就是肉眼看到的东西（不含游戏逻辑）都是这个类负责。
TetrixBoard：包含游戏逻辑、键盘、展示方块、游戏区域。
TetrixPiece：统计分数信息等。
从中可以知道，本实例最复杂的类就是TetrixBoard，包含游戏逻辑和一些界面渲染。TetrixWindow和TetrixPiece就比较简单了。
TetrixWindow类定义
TetrixWindow类用于展示游戏信息并且画出游戏区域：
class TetrixWindow : public QWidget
{
Q_OBJECT
public:
TetrixWindow();
private:
QLabel *createLabel(const QString &text);
TetrixBoard *board;
QLabel *nextPieceLabel;
QLCDNumber *scoreLcd;
QLCDNumber *levelLcd;
QLCDNumber *linesLcd;
QPushButton *startButton;
QPushButton *quitButton;
QPushButton *pauseButton;
};在类的private中有几个成员变量，包括前端画线，各种挂机和按钮，按钮有开始游戏，暂停当前游戏和退出。
TetrixWindow继承了QWidget，但QWidget父类不能构造自己想创建的结构，所以，一般用上面这种方式创建程序员想要的界面。
TetrixWindow类声明
构造函数为游戏创建元素：
TetrixWindow::TetrixWindow()
{
board = new TetrixBoard;在构造函数里面创建TetrixBoard的实例，用于画出游戏区域，标签，下一个方块。标签初始为空。
3个QLCDNumber对象用于展示分数、等级、移除了多少行。程序运行时给他们一个初始值，当游戏开始时，再给数据进行填充。
scoreLcd = new QLCDNumber(5);
scoreLcd->setSegmentStyle(QLCDNumber::Filled);创建了3个按钮并且绑定了快捷键，用于开始新游戏，暂停当前游戏，退出应用：
startButton = new QPushButton(tr("&Start"));
startButton->setFocusPolicy(Qt::NoFocus);
quitButton = new QPushButton(tr("&Quit"));
quitButton->setFocusPolicy(Qt::NoFocus);
pauseButton = new QPushButton(tr("&Pause"));
pauseButton->setFocusPolicy(Qt::NoFocus);上面的代码说明3个按钮不接受键盘的聚焦；但他需要和TetrixBoard示例的槽函数关联。虽然设置了Qt::NoFocus，但是如果带上键盘Alt的按键，仍然会收到。
按钮的clicked()信号关联TextrixBoard的Start和Pause，并且关联QCoreApplication::quit()
connect(startButton, &QPushButton::clicked, board, &TetrixBoard::start);
connect(quitButton , &QPushButton::clicked, qApp, &QApplication::quit);
connect(pauseButton, &QPushButton::clicked, board, &TetrixBoard::pause);
#if __cplusplus >= 201402L
connect(board, &TetrixBoard::scoreChanged,
scoreLcd, qOverload<int>(&QLCDNumber::display));
connect(board, &TetrixBoard::levelChanged,
levelLcd, qOverload<int>(&QLCDNumber::display));
connect(board, &TetrixBoard::linesRemovedChanged,
linesLcd, qOverload<int>(&QLCDNumber::display));
#else
connect(board, &TetrixBoard::scoreChanged,
scoreLcd, QOverload<int>::of(&QLCDNumber::display));
connect(board, &TetrixBoard::levelChanged,
levelLcd, QOverload<int>::of(&QLCDNumber::display));
connect(board, &TetrixBoard::linesRemovedChanged,
linesLcd, QOverload<int>::of(&QLCDNumber::display));
#endifboard中有些信号关联了LCD关键的一些槽函数，用于更新分数、等级、游戏区域移除了多少行。
将标签、LCD挂件、board、一些使用createLabel函数创建的label放到QGridLayout：
QGridLayout *layout = new QGridLayout;
layout->addWidget(createLabel(tr("NEXT")), 0, 0);
layout->addWidget(nextPieceLabel, 1, 0);
layout->addWidget(createLabel(tr("LEVEL")), 2, 0);
layout->addWidget(levelLcd, 3, 0);
layout->addWidget(startButton, 4, 0);
layout->addWidget(board, 0, 1, 6, 1);
layout->addWidget(createLabel(tr("SCORE")), 0, 2);
layout->addWidget(scoreLcd, 1, 2);
layout->addWidget(createLabel(tr("LINES REMOVED")), 2, 2);
layout->addWidget(linesLcd, 3, 2);
layout->addWidget(quitButton, 4, 2);
layout->addWidget(pauseButton, 5, 2);
setLayout(layout);
setWindowTitle(tr("Tetrix"));
resize(550, 370);
}最后将grid放到widget中，并设置程序的标题，应用程序的大小。
createLabel()这个函数在堆区创建label，并且将label居中，最后返回label的指针：
QLabel *TetrixWindow::createLabel(const QString &text)
{
QLabel *label = new QLabel(text);
label->setAlignment(Qt::AlignHCenter | Qt::AlignBottom);
return label;
}在此所有的label都放到了widget的布局中了，TetrixWindow变成了主界面，他会随着窗口的关闭而销毁。
TetrixPiece类定义
TetrixPiece类为游戏区域创建俄罗斯方块，包括形状、位置、方块在游戏区域的位置范围。
class TetrixPiece
{
public:
TetrixPiece() { setShape(NoShape); }
void setRandomShape();
void setShape(TetrixShape shape);
TetrixShape shape() const { return pieceShape; }
int x(int index) const { return coords[index][0]; }
int y(int index) const { return coords[index][1]; }
int minX() const;
int maxX() const;
int minY() const;
int maxY() const;
TetrixPiece rotatedLeft() const;
TetrixPiece rotatedRight() const;
private:
void setX(int index, int x) { coords[index][0] = x; }
void setY(int index, int y) { coords[index][1] = y; }
TetrixShape pieceShape;
int coords[4][2];
};
每个方块包含4个形状，这些都存在私有变量coords中，每个块又有pieceShape变量，用于描述当前方块的内部信息。
构造函数采用内联编写，并且每个piece都初始化个无形状的快。shape()函数返回pieceShape变量，x()和y()返回块的x和y轴坐标。
TetrixPiece类声明
setRandomShape()函数随机创建一个块：
void TetrixPiece::setRandomShape()
{
setShape(TetrixShape(QRandomGenerator::global()->bounded(7) + 1));
}使用setShape()函数选择块的位置，TetrixShape的构造函数需要传入枚举。
enum TetrixShape { NoShape, ZShape, SShape, LineShape, TShape, SquareShape,
LShape, MirroredLShape };setShape中有个静态变量coordsTable用于记录所有形状的位置：
void TetrixPiece::setShape(TetrixShape shape)
{
static const int coordsTable[8][4][2] = {
{ { 0, 0 }, { 0, 0 }, { 0, 0 }, { 0, 0 } },
{ { 0, -1 }, { 0, 0 }, { -1, 0 }, { -1, 1 } },
{ { 0, -1 }, { 0, 0 }, { 1, 0 }, { 1, 1 } },
{ { 0, -1 }, { 0, 0 }, { 0, 1 }, { 0, 2 } },
{ { -1, 0 }, { 0, 0 }, { 1, 0 }, { 0, 1 } },
{ { 0, 0 }, { 1, 0 }, { 0, 1 }, { 1, 1 } },
{ { -1, -1 }, { 0, -1 }, { 0, 0 }, { 0, 1 } },
{ { 1, -1 }, { 0, -1 }, { 0, 0 }, { 0, 1 } }
};
for (int i = 0; i < 4 ; i++) {
for (int j = 0; j < 2; ++j)
coords[i][j] = coordsTable[shape][i][j];
}
pieceShape = shape;
}coords的数据是从coordsTable这个表中获取的，每一组数据代表一个形状。
int x(int index) const { return coords[index][0]; }
int y(int index) const { return coords[index][1]; }x()和y()是内联函数，返回当前coords的横纵坐标，他们的范围是-2到2，虽然在setShape中的coordsTable范围水平是-1到1，垂直范围是-1到2，但形状会旋转，90，180，270度，所以coords的横纵范围会变为-2到2。
minX()和maxX()函数返回当前块X轴数据的最小值和最大值：
int TetrixPiece::minX() const
{
int min = coords[0][0];
for (int i = 1; i < 4; ++i)
min = qMin(min, coords[i][0]);
return min;
}
int TetrixPiece::maxX() const
{
int max = coords[0][0];
for (int i = 1; i < 4; ++i)
max = qMax(max, coords[i][0]);
return max;
}
同样minY() 和maxY()返回当前块Y轴数据的最小值和最大值：
int TetrixPiece::minY() const
{
int min = coords[0][1];
for (int i = 1; i < 4; ++i)
min = qMin(min, coords[i][1]);
return min;
}
int TetrixPiece::maxY() const
{
int max = coords[0][1];
for (int i = 1; i < 4; ++i)
max = qMax(max, coords[i][1]);
return max;
}rotatedLeft()当前方块逆时针旋转90°。
TetrixPiece TetrixPiece::rotatedLeft() const
{
if (pieceShape == SquareShape)
return *this;
TetrixPiece result;
result.pieceShape = pieceShape;
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
result.setX(i, y(i));
result.setY(i, -x(i));
}rotatedRight()当前方块顺时针旋转90°。
TetrixPiece TetrixPiece::rotatedRight() const
{
if (pieceShape == SquareShape)
return *this;
TetrixPiece result;
result.pieceShape = pieceShape;
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
result.setX(i, -y(i));
result.setY(i, x(i));
}TetrixBoard类定义
TetrixBoard类继承了QFrame此类包含了游戏逻辑和一些展示数据：
class TetrixBoard : public QFrame
{
Q_OBJECT
public:
TetrixBoard(QWidget *parent = 0);
void setNextPieceLabel(QLabel *label);
QSize sizeHint() const override;
QSize minimumSizeHint() const override;
public slots:
void start();
void pause();
signals:
void scoreChanged(int score);
void levelChanged(int level);
void linesRemovedChanged(int numLines);
protected:
void paintEvent(QPaintEvent *event) override;
void keyPressEvent(QKeyEvent *event) override;
void timerEvent(QTimerEvent *event) override;
槽函数有start()和pause()。TetrixBoard重载了QFrame的sizeHint()和minimumSizeHint()方法，并且还有3个信号与TetrixWindow实例关联。
下面是TetrixBoard类中的private变量和函数。
private:
enum { BoardWidth = 10, BoardHeight = 22 };
TetrixShape &shapeAt(int x, int y) { return board[(y * BoardWidth) + x]; }
int timeoutTime() { return 1000 / (1 + level); }
int squareWidth() { return contentsRect().width() / BoardWidth; }
int squareHeight() { return contentsRect().height() / BoardHeight; }
void clearBoard();
void dropDown();
void oneLineDown();
void pieceDropped(int dropHeight);
void removeFullLines();
void newPiece();
void showNextPiece();
bool tryMove(const TetrixPiece &newPiece, int newX, int newY);
void drawSquare(QPainter &painter, int x, int y, TetrixShape shape);
QBasicTimer timer;
QPointer<QLabel> nextPieceLabel;
bool isStarted;
bool isPaused;
bool isWaitingAfterLine;
TetrixPiece curPiece;
TetrixPiece nextPiece;
int curX;
int curY;
int numLinesRemoved;
int numPiecesDropped;
int score;
int level;
TetrixShape board[BoardWidth * BoardHeight];
};面板的大小被private中enum的BoardWidth和BoardHeight固定，TetrixBoard类中包含TetrixShape数组其大小为BoardWidth*BoardHeight。
使用QBasicTimer去控制方块在区域下落的速度。此时需要重写timerEvent()用于更新界面。
TetrixBoard类声明
在构造函数中，设置了widget的框架风格，并且设置了Qt::StrongFocus用于接收键盘按键，并且初始化了状态：
TetrixBoard::TetrixBoard(QWidget *parent)
: QFrame(parent)
{
setFrameStyle(QFrame::Panel | QFrame::Sunken);
setFocusPolicy(Qt::StrongFocus);
isStarted = false;
isPaused = false;
clearBoard();
nextPiece.setRandomShape();
}首块（下一块）都随机设置一个形状。
setNextPieceLabel()函数用于设置下一个块：
void TetrixBoard::setNextPieceLabel(QLabel *label)
{
nextPieceLabel = label;
}设置hint，包括一般的hint()和最小的hint()大小
QSize TetrixBoard::sizeHint() const
{
return QSize(BoardWidth * 15 + frameWidth() * 2,
BoardHeight * 15 + frameWidth() * 2);
}
QSize TetrixBoard::minimumSizeHint() const
{
return QSize(BoardWidth * 5 + frameWidth() * 2,
BoardHeight * 5 + frameWidth() * 2);
}设置最小的Hint()尺寸目的是当主窗口足够小时防止Hint()被隐藏。
当start()槽函数被调用时代表要开始游戏了。首先重置游戏状态，包括分数、等级、游戏区域内容：
void TetrixBoard::start()
{
if (isPaused)
return;
isStarted = true;
isWaitingAfterLine = false;
numLinesRemoved = 0;
numPiecesDropped = 0;
score = 0;
level = 1;
clearBoard();
emit linesRemovedChanged(numLinesRemoved);
emit scoreChanged(score);
emit levelChanged(level);
newPiece();
timer.start(timeoutTime(), this);
}这个函数也发送linesRemovedChanged、scoreChanged、levelChanged信号给其他组件。
pause()槽函数用于暂停当前**：
void TetrixBoard::pause()
{
if (!isStarted)
return;
isPaused = !isPaused;
if (isPaused) {
timer.stop();
} else {
timer.start(timeoutTime(), this);
}
update();
}首先检测游戏是否已经开始，只有**开始才能暂停。
重写paintEvent()函数，使用QPainter画面板：
void TetrixBoard::paintEvent(QPaintEvent *event)
{
QFrame::paintEvent(event);
QPainter painter(this);
QRect rect = contentsRect();tetrixBoard是QFrame的子类，使用contentsRect()获取当前可绘画的区域。
如果游戏暂停，将隐藏目前面板的状态，并且展示出一些文字信息。就在此函数绘画出文字并在widget上展示。
通过内部矩形底部减去面板上小方块的总高度，可以找到板顶部位置，调用drawSquare()函数在指定位置画出block，就从这个位置开始画。
int boardTop = rect.bottom() - BoardHeight*squareHeight();
for (int i = 0; i < BoardHeight; ++i) {
for (int j = 0; j < BoardWidth; ++j) {
TetrixShape shape = shapeAt(j, BoardHeight - i - 1);
if (shape != NoShape)
drawSquare(painter, rect.left() + j * squareWidth(),
boardTop + i * squareHeight(), shape);
}
}未被占用的块设置为空白。
与面板上存在的块不同，当前块是逐渐下落的：
if (curPiece.shape() != NoShape) {
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
int x = curX + curPiece.x(i);
int y = curY - curPiece.y(i);
drawSquare(painter, rect.left() + x * squareWidth(),
boardTop + (BoardHeight - y - 1) * squareHeight(),
curPiece.shape());
}
}
}TetrixBoard界面上通过keyPressEvent()处理玩家键盘事件。
void TetrixBoard::keyPressEvent(QKeyEvent *event)
{
if (!isStarted || isPaused || curPiece.shape() == NoShape) {
QFrame::keyPressEvent(event);
return;
}只有**开始时，键盘事件才会正常接收。
监听的键盘事件有Left、Right、Down、Up、Space、D
switch (event->key()) {
case Qt::Key_Left:
tryMove(curPiece, curX - 1, curY);
break;
case Qt::Key_Right:
tryMove(curPiece, curX + 1, curY);
break;
case Qt::Key_Down:
tryMove(curPiece.rotatedRight(), curX, curY);
break;
case Qt::Key_Up:
tryMove(curPiece.rotatedLeft(), curX, curY);
break;
case Qt::Key_Space:
dropDown();
break;
case Qt::Key_D:
oneLineDown();
break;
default:
QFrame::keyPressEvent(event);
}对于其他键盘事件可以直接将事件回给父类QFrame::keyPressEvent(event)。
当事件超时timerEvent()函数会调用QBasicTimer实例。
void TetrixBoard::timerEvent(QTimerEvent *event)
{
if (event->timerId() == timer.timerId()) {
if (isWaitingAfterLine) {
isWaitingAfterLine = false;
newPiece();
timer.start(timeoutTime(), this);
} else {
oneLineDown();
}
} else {
QFrame::timerEvent(event);
}
}当一行刚好被填充满，创建一个新的块，并重置时间；
clearBoard()函数将面板上所有的小方块设置为NoShape：
void TetrixBoard::clearBoard()
{
for (int i = 0; i < BoardHeight * BoardWidth; ++i)
board[i] = NoShape;
}dropDown()负责将当前块下落，当落到底部或者落到其他块顶部时，停止下落。
void TetrixBoard::dropDown()
{
int dropHeight = 0;
int newY = curY;
while (newY > 0) {
if (!tryMove(curPiece, curX, newY - 1))
break;
--newY;
++dropHeight;
}
pieceDropped(dropHeight);
}dropDown()函数最终会调用到pieceDropped()，这个函数更新*家分数和下落后的一些处理。
oneLineDown()函数使得当前块下降1，当玩家按D时会快速下落：
void TetrixBoard::oneLineDown()
{
if (!tryMove(curPiece, curX, curY - 1))
pieceDropped(0);
}当块不能下落的时候，会调用pieceDropped()函数，并且参数为0，表示不能继续下落了。
pieceDropped()函设置当前块下落，并且里面有些判断和信号发出，最终会创建一个新块出来：
void TetrixBoard::pieceDropped(int dropHeight)
{
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
int x = curX + curPiece.x(i);
int y = curY - curPiece.y(i);
shapeAt(x, y) = curPiece.shape();
}
++numPiecesDropped;
if (numPiecesDropped % 25 == 0) {
++level;
timer.start(timeoutTime(), this);
emit levelChanged(level);
}
score += dropHeight + 7;
emit scoreChanged(score);
removeFullLines();
if (!isWaitingAfterLine)
newPiece();
}removeFullLines()函数当方块下落后，从底部到顶部判断有没有满行的。满了就全部置为空：
void TetrixBoard::removeFullLines()
{
int numFullLines = 0;
for (int i = BoardHeight - 1; i >= 0; --i) {
bool lineIsFull = true;
for (int j = 0; j < BoardWidth; ++j) {
if (shapeAt(j, i) == NoShape) {
lineIsFull = false;
break;
}
}
if (lineIsFull) {
++numFullLines;
for (int k = i; k < BoardHeight - 1; ++k) {
for (int j = 0; j < BoardWidth; ++j)
shapeAt(j, k) = shapeAt(j, k + 1);
}
for (int j = 0; j < BoardWidth; ++j)
shapeAt(j, BoardHeight - 1) = NoShape;
}
}如果一行都是满的，将上面的行依次往下拷贝。最顶部的块清空，如何发送消除行新增信号。
if (numFullLines > 0) {
numLinesRemoved += numFullLines;
score += 10 * numFullLines;
emit linesRemovedChanged(numLinesRemoved);
emit scoreChanged(score);
timer.start(500, this);
isWaitingAfterLine = true;
curPiece.setShape(NoShape);
update();
}
}如果行被移除，*家的分数，消除行等信息都会被更新。发出linesRemoved()和scoreChanged()信号更新界面。
除此之外，timer也会停下来isWaitingAfterLine标志位表名那一行是否被移除。随后timerEvent()继续调用**继续运行。
newPiece()函数从最顶部创建一个新块，并且这个新块是随机创建的：
void TetrixBoard::newPiece()
{
curPiece = nextPiece;
nextPiece.setRandomShape();
showNextPiece();
curX = BoardWidth / 2 + 1;
curY = BoardHeight - 1 + curPiece.minY();
if (!tryMove(curPiece, curX, curY)) {
curPiece.setShape(NoShape);
timer.stop();
isStarted = false;
}
}新块从面板顶部被创建，当新块不能移动时，游戏结束，并设置curPiece的状态，暂停timer，并把isStarted设置为false。
showNextPiece()函数更新label，这个label代表下一个块：
void TetrixBoard::showNextPiece()
{
if (!nextPieceLabel)
return;
int dx = nextPiece.maxX() - nextPiece.minX() + 1;
int dy = nextPiece.maxY() - nextPiece.minY() + 1;
QPixmap pixmap(dx * squareWidth(), dy * squareHeight());
QPainter painter(&pixmap);
painter.fillRect(pixmap.rect(), nextPieceLabel->palette().background());
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
int x = nextPiece.x(i) - nextPiece.minX();
int y = nextPiece.y(i) - nextPiece.minY();
drawSquare(painter, x * squareWidth(), y * squareHeight(),
nextPiece.shape());
}
nextPieceLabel->setPixmap(pixmap);
}将块的数据放到pixmap中，并将pixmap放到label上。
tryMove()判断块能否在坐标系上下移。
bool TetrixBoard::tryMove(const TetrixPiece &newPiece, int newX, int newY)
{
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
int x = newX + newPiece.x(i);
int y = newY - newPiece.y(i);
if (x < 0 || x >= BoardWidth || y < 0 || y >= BoardHeight)
return false;
if (shapeAt(x, y) != NoShape)
return false;
}先检测面板上是否有下落的空间，如果有就占了那块空间，否则就下落失败。
curPiece = newPiece;
curX = newX;
curY = newY;
update();
return true;
}drawSquare()函数画不同的块以及填充不同的颜色：
void TetrixBoard::drawSquare(QPainter &painter, int x, int y, TetrixShape shape)
{
static const QRgb colorTable[8] = {
0x000000, 0xCC6666, 0x66CC66, 0x6666CC,
0xCCCC66, 0xCC66CC, 0x66CCCC, 0xDAAA00
};
QColor color = colorTable[int(shape)];
painter.fillRect(x + 1, y + 1, squareWidth() - 2, squareHeight() - 2,
color);
painter.setPen(color.light());
painter.drawLine(x, y + squareHeight() - 1, x, y);
painter.drawLine(x, y, x + squareWidth() - 1, y);
painter.setPen(color.dark());
painter.drawLine(x + 1, y + squareHeight() - 1,
x + squareWidth() - 1, y + squareHeight() - 1);
painter.drawLine(x + squareWidth() - 1, y + squareHeight() - 1,
x + squareWidth() - 1, y + 1);
}从colorTable中获取不同的颜色，再用这个颜色去设置painter，最终在坐标轴上画出来。