生存三分钟

本节学习目标

开始前：只读眼前需要的文件

从公开库的lesson-4 分支取得课包。已有自己的复刻和upstream时，先保存当前课的改动、用 git status 确认状态，再按 Git手册的取课流程 新建自己的练习分支：

git fetch upstream
git switch -c my-lesson-4 --no-track upstream/lesson-4

已建过my-lesson-4就不再用 -c，先查看自己的分支再继续。origin是你的复刻，upstream是课程上游库；只在自己的练习分支修改，不覆盖上一课。只想先离线读课包，可在lesson-4分支页面点Code → Download ZIP并解压，自动提交评测仍按Git手册走复刻流程；不要用main分支的ZIP代替本课起点。

取课后先启动一次。在 MSYS2 UCRT64 的课包目录执行：

make run

这一课代码不再都挤在一个 main.cpp 里，而是拆开了：main.cpp 只做调度（开窗口、InitGame、每帧 UpdateGame 与绘制），game.cpp 管数据与规则，drawing.cpp 只读数据画画。

能打开窗口只是能启动的未完成起点，不代表六项任务已完成。关闭窗口后，直接到 01定位血条函数，先画固定100像素的绿色条；现在不用执行其他命令或通读字段。

01 · 画会缩短的血条

src/drawing.cpp → DrawHealthBar → TODO(L4-01) ? 未连接

在指定文件 Ctrl+F 搜上面的标记，不靠固定行号。需要列出13个位置时才运行 make todo。先读helper旁边几行，找「输入什么、修改什么、返回什么」；留白里的 (void)dt 或 (void)index 只是避免未使用参数警告，写逻辑时可移除。

本项只用 player.hp/maxHp 两个int字段：当前血量与血量上限。drawing.cpp 只读数据画画，别在绘制里改HP。

先读 DrawHealthBar 中已有的一行：DrawRectangle(16, 66, 200, 16, GRAY)。五个参数依次是左上角x、y、宽、高、颜色，单位是屏幕像素。它先画灰背景；在紧接的 TODO(L4-01) 后新增绿色前景，不删灰底，后画的绿色才盖住背景。沿 DrawGame → DrawHUD → DrawHealthBar 这条短路线理解：main每帧调用DrawGame，所以HUD每帧重新读取血量，不需要自己加绘制循环或先跳遍文件。

1. 先只写同位置、同高度、宽100的 DrawRectangle(x, y, width, height, GREEN) 调用，make run 看是否覆盖半条灰底。
2. 再在前景调用前保存局部float比例。先判断maxHp是否大于0：否则比例取0；只有分母有效才用 static_cast<float>(player.hp) / player.maxHp，避免整数 50/100 得0或先做除零。
3. 把比例夹在0..1，先用纸上25/100、负血、超上限推值；再把200乘比例转换成int宽度，最后用这个宽度替换固定100。每次只接一步，后面的半血与边界实验看绿色条是否符合预测；绘制不修改HP。

{
    practiceMode = true;
    debugMode = false;
    InitGame();
    // 这里只接一个任务的实验片段。
}

先算再看：公共初态后只设 player.hp=50;，应半条100像素；再分别试100、0、负数与超过maxHp，应该满/空/空/满，maxHp=0也应安全空条。每次只改这个实验值。走远后HUD仍固定；若半血空了，先查除法，别改镜头。看L4-01结果，再撤销临时设置。

02 · 保护、闪烁与受伤声

src/game.cpp → UpdateProtection(float dt) → TODO(L4-02-A) ? 未连接

src/game.cpp → TakeContactDamage() → TODO(L4-02-B) ? 未连接

src/drawing.cpp → PlayerVisible() → TODO(L4-02-C) ? 未连接

本项 player.invulnerability 和参数dt都是float秒数；只减计时，不给仍按帧的移动速度乘dt。

先带着问题读三处已有语句：main中 float dt = GetFrameTime(); UpdateGame(dt); 取得这一帧秒数并传下去；game.cpp的UpdateGame中 UpdateProtection(dt) 每正常帧只调用一次，随后才 UpdateEnemies(dt)；UpdateEnemies只看 if (CheckCollisionRecs(enemies[i].rect, player.rect)) 内的 TakeContactDamage();，即每只活动怪确认碰撞后才调用。传dt、循环怪物和碰撞调用都已给，不在TODO里再写一遍。

先手推0.8减0.3得0.5，再减0.6得负数，所以需要夹到0。把「剩余值减本帧秒数，再写回」落成一条局部赋值 player.invulnerability = player.invulnerability - dt;，随后自己补小于0的处理；不要只计算临时结果却忘记写回。接触函数先确认 gameState==GameState::Playing，其他状态提前return；再读保护，受保护也提前return；通过后再组织扣血夹零→立即写保护/播放受伤声→判断致死状态。下面两怪实验中，第一只把共享保护从0写成0.8，第二次调用读的就是这个新值，因此在你写的提前退出处停止，不再扣血；不是每怪各有一份玩家保护。

1. 先做倒计时：player.invulnerability 减dt一次，最低0；公共初态后先一次设 player.invulnerability=0.8f;，再依次调用 UpdateProtection(0.3f)、UpdateProtection(0.6f)，预期约0.5→0。
2. 再做有效接触：Playing且未保护才扣10HP，最低0，立即设置 INVUL_SECONDS=0.8f 并调用现成 PlayHurtSound()。血量归零立刻设Lost；保护中不扣、不响。接触怪物仍活着。
3. 最后只控制图像：无保护始终可见；保护时用 static_cast<int>(player.invulnerability * 10) % 2，结果为0显示、1隐藏。PlayerVisible 返回bool；G身体框仍显示，碰撞身体不消失。

只往公共初态接这两只合法普通怪，先预测首帧90还是80，再观察HP和闪烁：

enemies[0] = {player.rect, EnemyKind::Grunt, 1, true};
enemies[1] = {player.rect, EnemyKind::Grunt, 1, true};

首次接触应90，两怪都还在；约0.8秒后仍接触才再伤。02-B的局部检查与独立整帧回归核对次数，现场试听受伤声一次；子弹命中仍是 PlayHitSound，别混用。短调用实验里 TakeContactDamage() 表示一次已经确认的接触事件，它本身不搜索怪物。计时helper可直接单测；整帧暂停由UpdateGame管理，不给所有计时helper重复加门；但TakeContactDamage自身只接受Playing中的接触事件，这个状态前提仍须检查。

再读返回值怎样接到画面：PlayerVisible起点只有固定 return true;；DrawGame已有 if (PlayerVisible()) DrawSprite(SpriteId::Player, player.rect);。true才画角色，false只跳过这一行，身体数据和碰撞不动。可以在这个TODO内暂把固定返回改成 return false;，运行看图像消失，再恢复；这不是最终规则。最终用「无保护返回true；有保护返回余数是否等于0的比较结果」两条路径替换固定返回，保留前面的秒数乘10取整数再模2公式：余数0→比较为true→绘制，余数1→比较为false→跳过绘制。不要直接返回 % 2 的整数结果，因为0转false、非0转true，会把显示规则反过来。不要在判断前留一个永远先执行的return，否则后面的逻辑走不到。

闪烁可先不用怪物：公共初态设保护0.35秒，第一次可见判断的整数段是3、余数1，返回false，图像隐藏；换成0.25秒，整数段2、余数0，返回true，图像显示。自然帧会继续减保护，所以观察的是一段交替过程，不是要求某个小数永久停住。两怪实验先查HP，再查图像，最后试听，一次只排一个问题。

03 · 撑满三分钟，结算这一局

src/game.cpp → UpdateSurvival(float dt) → TODO(L4-03-A) ? 未连接

src/game.cpp → CheckWin() → TODO(L4-03-B) ? 未连接

survivalTime 是float秒数。战斗模式才累计 survivalTime 秒，封顶 SURVIVAL_SECONDS=180；仍Playing且战斗到时才Won，不能覆盖Lost。练习不生存计时、不自然刷怪，但人工怪物、接触和XP测试有效。死亡在02完成，结算画面由 DrawResult 提供，显示时间、kills、level和score。

只读 game.cpp 末尾 UpdateGame(float dt)：它是真暂停/终局的整帧入口。Lost/Won整帧返回；正常帧计时→运动/射击→接触，死亡立即停止；之后命中→胜利→升级。负dt先夹0。测试整帧必须调用它，不能直接调低层函数后声称「暂停失效」。

读末尾门的先后：UpdateEnemies(dt) 可能写Lost，紧接的 if (gameState == GameState::Lost) return; 已拦住致死帧；之后是 HandleHits(); CheckWin();，最后只有Playing才 BeginUpgrade()。这些调用与门由课包提供，不重复添加。由此推导本项职责：UpdateSurvival判断战斗并更新秒数；CheckWin核状态、模式与时间，只负责成立时写Won；不能把任何到时状态都改成Won。先圈条件再写更新，把死亡优先留在现有顺序中。

不用先等三分钟：公共初态接 practiceMode=false; survivalTime=179.99f; UpdateGame(0.02f);，无怪应Won且时间180。另一次加 player.hp=10; 和02的第一只重叠怪，再调这一帧，应Lost而非Won。然后用练习初态只调 UpdateGame(181.0f)，时间仍0。自然帧恢复后再演示三分钟。

GameEnded() 由课包提供，仅Won或Lost返回true；ChoosingUpgrade不是结束。因此main传给音乐的是这个bool，选择时音乐继续，终局才暂停。不要把「不是Playing」直接当结束，否则选成长时就误停音乐。相机与绘制仍被main调用，这是继续展示冻结的一局，不是继续推进模拟。

终局等待数据不变。Enter全重置但保留当前模式/调试；TAB切模式并全重置；G仅视觉。检查HP100、经验0、等级1、攻击1、间隔0.3、保护/冷却/计时/kills/score=0、旧弹怪清空、候选重置、镜头回出生点；音乐随重开恢复。查看03-A/B与独立整帧结果。

04 · 击败怪物才获得经验

src/game.cpp → RewardKill(EnemyKind kind) → TODO(L4-04-A) ? 未连接

src/game.cpp → BeginUpgrade() → TODO(L4-04-B) ? 未连接

kills/player.xp/player.level/player.attack 都是int。先只读 HandleHits 的死亡小分支：实际击败才调用 RewardKill。每只 kills+1、player.xp+10；kind不改变经验，原score仍按配置算。三血重甲前两次命中没有击败，第三次才给经验，接触也不给。

ExperienceNeeded() 课包已提供，固定返回100。你先在 BeginUpgrade 检查Playing、level<6、xp≥100，成立才扣100并升一级，保留余量；这里只做04那一处，抽取和暂停留给05。等级初始1，最多6，满级继续攒XP但不弹。

在HandleHits只圈 if (enemies[j].hp <= 0) 及里面的 RewardKill(enemies[j].kind)：死亡条件成立才进入。里面已有退出活动和 score += ConfigOf(enemies[j].kind).score;，RewardKill只补击败数与XP，不重复score、不再扣怪物血。

BeginUpgrade中04-B和05-A是同一条成功路径的前后两步。先把「非Playing、等级已满、经验不足」各自转为失败便退出整个函数的条件；不能仅跳过04的扣经验，却让后面05无条件执行。通过后才扣100、升一级；05时在这条成功路径后接抽候选→设ChoosingUpgrade。04先完成条件与扣升，暂不实现05，不挪走两处TODO。

这里先分清三种数字：命中是子弹确实扣到怪物HP；击败是怪物HP降到零后退出活动；score是按种类给的分数。只有后两者中的击败数量决定固定经验。读死亡分支时圈出调用，不把奖励挪到循环外；循环外既不知道这次是否死亡，也可能一次处理多只。奖励函数不用再扣怪物HP。

预测表自己填：xp=99/100/235、level=1，调用一次 BeginUpgrade() 后应分别为99/1、0/2、135/2（XP/等级）。公共初态改一个xp值再调；04尚无暂停时不放任多帧运行，用04-B结果看单次扣经验/升级。满级6、xp100应不扣不升。实际击败再用战斗验证；别为了变绿给「每次命中」加奖励。

05 · 三选一：分三次停下来

src/game.cpp → BeginUpgrade() → TODO(L4-05-A) ? 未连接

src/game.cpp → ApplyUpgrade(int index) → TODO(L4-05-B) ? 未连接

第一小段 · 先出现选择，再恢复

UpgradeKind 四值是 Attack/FireRate/MaxHp/Heal。课包的 FillUpgradeChoices(UpgradeKind out[3]) 已从四种打乱取三个不同值；04升级成立之后，你调用它填写 upgradeChoices，进入ChoosingUpgrade。面板和1/2/3按键课包已接好，传入 ApplyUpgrade 的index是0/1/2。

先就近读UpdateGame的ChoosingUpgrade分支：已有1/2/3调用ApplyUpgrade后无条件return，整帧不会走到计时、移动或末尾升级；末尾又只有Playing才BeginUpgrade。暂停门和选择当帧返回已提供，不在helper里复制。回到BeginUpgrade确认04任何条件失败都会退出整个函数，05抽候选与改状态只能接在成功扣XP/升等级之后。

这一小段先只做合法选择与恢复，不急着填四种效果：只接受ChoosingUpgrade中的0..2，完成一次便回Playing，非法索引或其他状态不改数据。游戏规则是选择期间暂停所有模拟，UI与音乐继续；现场只观察下面初态能看见的项目。

先按 公共合法初态 重开，再在触发升级之前接下面整个片段：保护0.5秒、冷却0.2秒、一颗待飞行旧弹和一只远处普通怪。练习模式不自然刷怪，避免自然怪干扰；这两个人工对象仍有效。默认镜头下y=560的两个对象在面板底边540与底HUD顶边646之间，且不碰现有墙，便于看见位置。invulnerability/shotCooldown 都是float秒数，旧弹的vx=9是每帧位移，damage=1是int快照；位置和活动标记按Bullet/Enemy现有字段顺序填写，不改刷怪逻辑。

player.invulnerability = 0.5f;
shotCooldown = 0.2f;
bullets[0] = {{700, 560, 10, 10}, 9, 0, true, 1};
enemies[0] = {{900, 560, 40, 40}, EnemyKind::Grunt, 1, true};
player.xp = 100;
BeginUpgrade();

面板出现、等级2、xp0。先等，再按W和箭头，肉眼只看旧弹与人工怪的位置停住；按一个数字的选择帧仍不运动，下一帧旧弹飞行、怪重新追来。角色与保护闪烁被面板遮住，不作为现场观察项；练习时间原本为0、不自然刷怪，也不能据此证明暂停。角色、保护、生存计时、冷却及自然刷怪的暂停交 独立整帧检查；保留非零保护与冷却作为整帧检查条件，自动验证不等于肉眼现场验证。先只做恢复时四效果还没写，数值不增长是允许的暂态，05的四个标记全通过要等三段完成。停下来演示这两个可见对象的暂停和恢复，再往下写。

第二小段 · 一次只写一种效果

upgradeChoices 是三项UpgradeKind数组。先验证状态是ChoosingUpgrade且index在0..2，不成立就退出；验证通过后才读取 upgradeChoices[index]，否则可能越界。给每种效果自行列「读哪些字段、写哪些字段、哪里夹上限」，再用已学的switch/分支组织，效果应用完才回Playing。不要把索引误当选项类型，随机后「1」不总是攻击。

• Attack：player.attack 加1。
• FireRate：player.shotInterval 乘 GetUpgradeParameters().fireRateMultiplier（默认0.8），最低 MIN_SHOT_INTERVAL=0.12 秒。
• MaxHp：maxHp加20，hp也加20并夹上限，保留缺血量；70/100变90/120。
• Heal：hp加 GetUpgradeParameters().healAmount（默认30）夹到maxHp；90/100变100/100，不加上限。

课包提供的 GetUpgradeParameters() 返回本次使用的参数，只读其两个字段即可；主线不要硬编码30与0.8，否则06的实验值无法进入真实效果。其余两个效果及上下限规则不变。

四效果逐个从 公共合法初态 重开验证。例如接 player.hp=70; gameState=GameState::ChoosingUpgrade; upgradeChoices[0]=UpgradeKind::MaxHp; ApplyUpgrade(0);，应90/120与Playing；在同一场景再调一次 ApplyUpgrade(0) 不应再加。替换选项/血量前重新建立初态，再预测对应效果。

XP余量另开一次实验，不沿用刚才回血后的状态：从公共合法初态重开，设 player.xp=235;，再调用一次 BeginUpgrade(); 触发第一面板，应level2、xp135、ChoosingUpgrade。只按一次数字：选择帧应用一次并回Playing，XP仍135、等级仍2，这一帧始终返回；下一帧由 UpdateGame(dt) 才再次检查条件、扣100、升至3级并弹第二面板，余35。不要在选择帧直接调 BeginUpgrade() 代替下一帧入口；第二次选择须再新按一次数字，不能一键连选。满级用另一份公共初态，先设level6、xp100，再触发，应不扣不升、不弹面板。停下来解释两种回血的区别与余量。

第三小段 · 射速要能体验，旧弹不追溯

src/game.cpp → FireBullets() → TODO(L4-05-C) ? 未连接

src/game.cpp → FireBullets() → TODO(L4-05-D) ? 未连接

player.shotInterval/shotCooldown 都是float秒数，bullet.damage/player.attack 是int。只看该函数两处：冷却>0时不能新发射；成功找到空槽才把 player.attack 记到 bullet.damage，把 shotCooldown 设为当前间隔。池满不设冷却、不响。课包已在UpdateGame每帧减冷却夹0；按住箭头发射，方向优先Right>Left>Up>Down，每次一颗、不斜射。

把规则接到已有找槽代码：先看函数前面的TODO05-C，再看循环里的 if (bullets[i].active) continue; 和成功创建后的 return;。continue跳过活动槽；空槽才执行创建区，return保证本次只发一颗。冷却未归零的提前退出应写在05-C处、进入找槽之前。05-D在空槽创建区，把现有 bullets[i].damage = INITIAL_ATTACK; 的右侧替换成当前玩家攻击，不另造bullet变量；在同一成功区设置shotCooldown，再沿已有声音与return退出。若所有槽都活动，循环只continue并走到函数末尾，不能设置冷却。方向、找槽、声音调用都已给，不移动或重写它们。

快照的理由先用纸上时间线解释：发出旧弹时攻击1，选择界面暂停，攻击升到2，恢复后旧弹命中；它携带的damage仍是1。若命中时再读取player.attack，就会把旧弹也变强。间隔表示「两次成功发射之间等多久」，数值越小才越快；射速提升不改变子弹飞行速度。

先按住右键比较0.3与一次FireRate后的0.24秒；再试多次降到0.12不再降低。攻击实验：让一颗damage=1的旧弹存在，再升级attack到2，新弹damage=2，旧弹仍1。用05-C/D局部检查验证满池与快照，不必手打128颗。第三次停下来讲「出生时记下」和「随时读取」的区别，再跑01–05的12个标记及独立整帧回归。

06 · 只改一个数，预测再实测

src/my_experiment.h → myExperiment → TODO(L4-06) ? 未连接

先完成05-B并保留主线。第06项不直接改 ApplyUpgrade 的常量：只在 myExperiment 提交一个实验参数。评分器从同一初态分别调用真实升级函数，输出基线与实验；普通游戏仍用回血30、射速倍率0.8，测试后自动恢复。

1. 选变量、定初态。variable 选 ExperimentVariable::HealAmount 或 ExperimentVariable::FireRateMultiplier，设 submitted=true。只改选中的 healAmount（int，1..100，与30不同）或 fireRateMultiplier（float，大于0且小于1，与0.8不同）；另一个保持默认。normal 和 boundary 是两个 ExperimentScenario，各填合法 hp/maxHp/shotInterval：1≤HP≤maxHp≤10000，间隔为有限的0.12..10秒。normal须让基线和实验都不夹值且结果不同；boundary须从未满血或大于0.12秒的间隔出发，让两次都触到回血上限或射速下限。只在这里换初态，不同时改成长规则。浮点绝对差小于0.0001按相等处理；倍率变化和normal结果差异应明显大于此容差，记录保留输出的小数。
2. 先写预测，再测量。每个场景的 predictedBaseline/predictedExperiment 填一次升级后的预测：回血看HP，射速看间隔秒数。回血先相加再夹到maxHp；射速先乘倍率再取0.12下限。保留这次预测，即使它错了也不倒填。暂留 recorded=false，运行 make test，找 [EXPERIMENT] normal 与 [EXPERIMENT] boundary 的baseline/experiment实测；此时06因记录未完成仍红是正常的。若显示BLOCKED先补05-B；若初态/参数非法先改输入，不能把未运行当测量。
3. 记录、分析，再核对。将实际数值填入 observedBaseline/observedExperiment，再设每个场景 recorded=true。predictionMatched 是bool，只有两次预测都符合实测才true；actualChange 填实验实测−基线实测；baselineError/experimentError 分别填实测−对应预测，保留正负号。explanation 自己解释规则或修正原因，不靠文字非空给分。再运行 make test：观察和分析必须吻合真实运行，预测错但正确修正仍可通过。

inline ExperimentSpec myExperiment = [] {
    ExperimentSpec e;
    // 在这里逐项填写，例如 e.normal.hp = 你选择的合法血量;
    // e.variable、实验参数、normal/boundary 的预测与记录由你填写。
    return e;
}();

课后：补主线，再二选一

A · 成长数值实验：接06，在两个场景通过后另选初态探索：预测夹值何时开始遮住参数变化，带基线/实验实测与解释，不追加新系统。

B · 操作序列：设计两条序列，其中一条含「选择 → Enter → TAB → G」。逐步预测模式、状态、HP、XP、等级与计时，再运行核对。未完成主线先补；不用修改固定tests换绿。

保留完整课包与主线版本，按Git手册在自己的练习分支提交，记下未解问题与下次函数入口。自动检查不能代替现场画面和声音验收。