Cocos2d-x 程序是如何开始运行与结束的

问题的由来

怎么样使用 Cocos2d-x 快速开发游戏,方法很简单,你可以看看其自带的例程,或者从网上搜索教程,运行起第一个 Scene HelloWorldScene,然后在 HelloWorldScene 里面写相关逻辑代码,添加我们的层、精灵等 ~ 我们并不一定需要知道 Cocos2d-x 是如何运行或者在各种平台之上运行,也不用知道 Cocos2d-x 的游戏是如何运行起来的,它又是如何渲染界面的 ~~~

我们只用知道 Cocos2d-x 的程序是由 AppDelegate 的方法 applicationDidFinishLaunching 开始,在其中做些必要的初始化,并创建运行第一个 CCScene 即可,正如我们第一次使用各种编程语言写 Hello World! 的程序一样,如 Python 打印:

print('Hello World!')

我们可以不用关心其是怎么实现的,我们只要知道这样就能打印一句话就够了,这就是 封装所带来的好处

Cocos2d-x 自带的例程已经足够丰富,但是有些问题并不是看看例子,调用其方法就能明白的事情,在这里一叶遇到了如下问题:

// AppDelegate.cpp 文件

AppDelegate::AppDelegate()
{
    CCLog("AppDelegate()");     // AppDelegate 构造函数打印
}

AppDelegate::~AppDelegate()
{
    CCLog("AppDelegate().~()");     // AppDelegate 析构函数打印
}

// 程序入口
bool AppDelegate::applicationDidFinishLaunching()
{
    // initialize director
    CCDirector *pDirector = CCDirector::sharedDirector();
    pDirector->setOpenGLView(CCEGLView::sharedOpenGLView());

    // 初始化,资源适配,屏幕适配,运行第一个场景等代码
    ...
    ...
    ...

    return true;
}

void AppDelegate::applicationDidEnterBackground()
{
    CCDirector::sharedDirector()->pause();
}

void AppDelegate::applicationWillEnterForeground()
{
    CCDirector::sharedDirector()->resume();
}

此时我并不知道程序运行时,何时调用 AppDelegate 的构造函数,析构函数和程序入口函数,我们只要知道,程序在这里调用了其构造函数,然后进入入口函数执行其过程,最后再调用其析构函数即可。然而事与愿违,在实际执行的过程中,发现程序只调用其构造函数和入口函数,而直到程序结束运行,都 没有调用其析构函数。要验证此说法很简单,只要如上在析构函数中调用打印日志便可验证。

发生这样的情况,让我 在构造函数创建[资源],并且在析构函数中释放[资源] 的想法不能完成!!! 我们知道它是从哪里开始运行,但却不知道它在哪里结束!疑问,唯有疑问!

两个入口

程序入口的概念是相对的AppDelegate 作为跨平台程序入口,在这之上做了另一层的封装,封装了不同平台的不同实现,比如我们通常认为一个程序是由 main 函数开始运行,那我们就去找寻,我们看到了在 proj.linux 目录下存在 main.cpp 文件,这就是我们要看的内容,如下:

#include "main.h"
#include "../Classes/AppDelegate.h"
#include "cocos2d.h"


#include 
#include 
#include 
#include 

USING_NS_CC;

// 500 is enough?
#define MAXPATHLEN 500

int main(int argc, char **argv)
{
    // get application path
    int length;
    char fullpath[MAXPATHLEN];
    length = readlink("/proc/self/exe", fullpath, sizeof(fullpath));
    fullpath[length] = '\0';

    std::string resourcePath = fullpath;
    resourcePath = resourcePath.substr(0, resourcePath.find_last_of("/"));
    resourcePath += "/../../../Resources/";

    // create the application instance
    AppDelegate app;
    CCApplication::sharedApplication()->setResourceRootPath(resourcePath.c_str());
    CCEGLView* eglView = CCEGLView::sharedOpenGLView();
    eglView->setFrameSize(720, 480);
//    eglView->setFrameSize(480, 320);

    return CCApplication::sharedApplication()->run();
}

在这里我们看见了程序的真正入口,包含一个 main 函数,从此进入,执行 cocos2d-x 程序。

我们看到 main 就知道其是入口函数,那么没有 main 函数就没有入口了吗?显然不是,以 Android 平台启动 cocos2d-x 程序为例。我们找到 Android 平台与上面 等价 的入口点,proj.android/jni/hellocpp/main.cpp

#include "cocos2d.h"
#include "AppDelegate.h"
#include "platform/android/jni/JniHelper.h"
#include 
#include 

#define  LOG_TAG    "main"
#define  LOGD(...)  __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG,LOG_TAG,__VA_ARGS__)

using namespace cocos2d;

extern "C"
{

jint JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved)
{
    JniHelper::setJavaVM(vm);

    return JNI_VERSION_1_4;
}

void Java_org_cocos2dx_lib_Cocos2dxRenderer_nativeInit(JNIEnv*  env, jobject thiz, jint w, jint h)
{
    if (!CCDirector::sharedDirector()->getOpenGLView())
    {
        CCEGLView *view = CCEGLView::sharedOpenGLView();
        view->setFrameSize(w, h);

        AppDelegate *pAppDelegate = new AppDelegate();
        CCApplication::sharedApplication()->run();
    }
    else
    {
        ccDrawInit();
        ccGLInvalidateStateCache();

        CCShaderCache::sharedShaderCache()->reloadDefaultShaders();
        CCTextureCache::reloadAllTextures();
        CCNotificationCenter::sharedNotificationCenter()->postNotification(EVNET_COME_TO_FOREGROUND, NULL);
        CCDirector::sharedDirector()->setGLDefaultValues(); 
    }
}

我们并没有看到所谓的 main 函数,这是由于不同的平台封装所以有着不同的实现,在 Android 平台,默认是使用 Java 开发,可以使用 Java 通过 Jni 调用 C++ 程序,而这里也正式如此。我们暂且只需知道,由 Android 启动一个应用,通过各种峰回路转,最终执行到了 Java_org_cocos2dx_lib_Cocos2dxRenderer_nativeInit 函数,由此,变开始了我们 cocos2d-x Android 平台的程序入口处。对于跨平台的 cocos2d-x 来说,除非必要,否则可不必深究其理,比如想要使用 Android 平台固有的特性等,那就需要更多的了解 Jni 使用方法,以及 Android 操作系统的更多细节。

所以说程序的入口是相对的,正如博文开始的 print('Hello World') 一样,不同的语言,不同平台总有着不同的实现。

这里我们参考了两个不同平台的实现, Linux 和 Android 平台 cocos2d-x 程序入口 main.cpp的实现,那么其它平台呢,如 iOS ,Win32 等 ~~~ 殊途同归,其它平台程序的入口必然包含着其它平台的不同 封装实现 ,知道有等价在此两平台的程序入口即可。而通过这两个平台也足够解决我们的疑问,程序的开始与结束 ~

问题的推测

我们就从 Linux 和 Android 这两个平台的入口函数开始,看看 cocos2d-x 的执行流程到底为何?何以发生只执行了 AppDelegate 的构造函数,而没有析构函数。在查看 cocos2d-x 程序代码时,我们只关注 必要的 内容,何谓 必要,只要能解决我们此时的疑问即可!在两个平台的入口函数,我们看到如下内容:

// Linux 平台关键代码
int main(int argc, char **argv)
{
    // 初始化等内容
    ...
    ...
    // 创建 app 变量
    AppDelegate app;    
    ...
    ...
    // 执行 核心 run() 方法
    return CCApplication::sharedApplication()->run();
}

// Android 平台关键代码
void Java_org_cocos2dx_lib_Cocos2dxRenderer_nativeInit(JNIEnv*  env, jobject thiz, jint w, jint h)
{
    if (!CCDirector::sharedDirector()->getOpenGLView())
    {
        CCEGLView *view = CCEGLView::sharedOpenGLView();
        view->setFrameSize(w, h);

        // 创建 AppDelegate 对象
        AppDelegate *pAppDelegate = new AppDelegate();
        // 执行 核心 run() 方法
        CCApplication::sharedApplication()->run();
    }
    else
    {
        ...
        ...
    }
}

不同的平台,却实现相同操作,创建 AppDelegate 变量和执行 run 方法。下面将以 Linux 平台为例,来说明程序是如何开始与结束的,因为 Linux 的内部实现要简单一点,而 Android 平台的实现稍显麻烦,Jni 之间来回调用,对我们理解 cocos2d-x 的执行流程反而有所 阻碍,况且 cocos2d-x 本身就是跨平台的程序。不必拘泥于特有平台的专有特性。

程序的流程 (这里以 Linux 的实现为主,其它平台触类旁通即可)

AppDelegate 与 CCApplication

我们从 main.cppCCApplication::sharedApplication()->run(); 这一句看起,这一句标志着, cocos2d-x 程序正式开始运行,一点点开始分析,我们定位到 sharedApplication() 方法的实现,这里只给出 必要 的代码,具体看一自己直接看源码:

// [cocos2dx-path]/cocos2dx/platform/linux/CCApplication.cpp
...
// 此变量为定义了一个 CCApplication 的静态变量,也及时自己类型本身,实现单例模式
CCApplication * CCApplication::sm_pSharedApplication = 0;
...
// 构造函数,将所创建的 对象直接付给其静态变量
CCApplication::CCApplication()
{
    // 断言在此决定着此构造函数只能运行一次
    CC_ASSERT(! sm_pSharedApplication);
    sm_pSharedApplication = this;
}

CCApplication::~CCApplication()
{
    CC_ASSERT(this == sm_pSharedApplication);
    sm_pSharedApplication = NULL;
    m_nAnimationInterval = 1.0f/60.0f*1000.0f;
}

// run 方法,整个 cocos2d-x 的主循环在这里开始
int CCApplication::run()
{
    // 首次启动调用初始化函数
    if (! applicationDidFinishLaunching())
    {
        return 0;
    }

    // 游戏主循环,这里 Linux 的实现相比其它平台的实现,简单明了
    for (;;) {
        long iLastTime = getCurrentMillSecond();
        // 在循环之内调用每一帧的逻辑,组织并且控制 cocos2d-x 之中各个组件
        CCDirector::sharedDirector()->mainLoop();
        long iCurTime = getCurrentMillSecond();
        // 这里的几个时间变量,可以控制每一帧所运行的 最小 时间,从而控制游戏的帧率
        if (iCurTime-iLastTime<m_nAnimationInterval){
            usleep((m_nAnimationInterval - iCurTime+iLastTime)*1000);
        }

    }
    // 注意,这里的 for 循环,并没有退出循环条件,这也决定着 run() 方法永远也不会返回
    return -1;
}

// 方法直接返回了静态对象,并且做了断言,也既是在调用此方法之前,
// 必须事先创建一个 CCApplication 的对象,以保证其静态变量能够初始化,否则返回空
CCApplication* CCApplication::sharedApplication()
{
    CC_ASSERT(sm_pSharedApplication);
    return sm_pSharedApplication;
}

从上面的内容可以看出,从 sharedApplication() 方法,到 run() 方法,在这之前,我们需要调用到它的构造函数,否则不能运行,这就是为什么在 CCApplication::sharedApplication()->run(); 之前,我们首先使用了 AppDelegate app; 创建 AppDelegate 变量的原因! 嗯 !! AppDelegate 和 CCAppliation 是什么关系! 由 AppDelegate 的定义我们可以知道,它是 CCApplication 的子类,在创建子类对象的时候,调用其构造函数的同时,父类构造函数也会执行,然后就将 AppDelegate 的对象赋给了 CCApplication 的静态变量,而在 AppDelegate 之中我们实现了 applicationDidFinishLaunching 方法,所以在 CCApplication 中 run 方法的开始处调用的就是 AppDelegate 之中的实现。而我们在此方法中我们初始化了一些变量,创建了第一个 CCScene 场景等,之后的控制权,便全权交给了 CCDirector::sharedDirector()->mainLoop(); 方法了。

(这里的实现机制,不做详细说明,简单说来:applicationDidFinishLaunching 是由 CCApplicationProtocol 定义,CCApplication 继承, AppDelegate 实现的 ~)

比较重要的所在,for 循环并没有循环退出条件,所以 run 方法永远不会返回。那么是怎么结束的呢!要学会存疑!

从 CCApplication 到 CCDirector

cocos2d-x 程序已经运行起来了,我们继续下一步,mainLoop 函数:

// [cocos2dx-path]/cocos2dx/CCDirector.cpp
...
// 定义静态变量,实现单例模式
static CCDisplayLinkDirector *s_SharedDirector = NULL;
...
// 返回 CCDirector 实例
CCDirector* CCDirector::sharedDirector(void)
{
    // 判断静态变量,以保证只有一个实例
    if (!s_SharedDirector)
    {
        s_SharedDirector = new CCDisplayLinkDirector();
        s_SharedDirector->init();
    }
    // CCDisplayLinkDirector 为 CCDirector 的子类,这里返回了其子类
    return s_SharedDirector;
}

// mainLoop 方法的具体实现
void CCDisplayLinkDirector::mainLoop(void)
{
    // 此变量是我们需要关注,并且跟踪的,因为它决定着程序的结束时机
   if (m_bPurgeDirecotorInNextLoop)
   {
       m_bPurgeDirecotorInNextLoop = false;
       // 运行到此,说明程序的运行,已经没有逻辑代码需要处理了
       purgeDirector();
   }
   else if (! m_bInvalid)
    {
        // 屏幕绘制,并做一些相应的逻辑处理,其内部处理,这里暂且不做过多探讨
        drawScene();

        // 这里实现了 cocos2d-x CCObject 对象的内存管理机制,对此有兴趣者,可以深入下去
        CCPoolManager::sharedPoolManager()->pop();
    }
}

// 弹出场景 CCScene
void CCDirector::popScene(void)
{
    CCAssert(m_pRunningScene != NULL, "running scene should not null");

    m_pobScenesStack->removeLastObject();
    unsigned int c = m_pobScenesStack->count();

    if (c == 0)
    {
        // 如果没有场景,调用 end() 方法
        end();
    }
    else
    {
        m_bSendCleanupToScene = true;
        m_pNextScene = (CCScene*)m_pobScenesStack->objectAtIndex(c - 1);
    }
}

void CCDirector::end()
{
    // 在 end 方法中,设置了变量为 true,这所致的结果,在 mainLoop 函数中,达成了运行 purgeDirector 方法的条件
    m_bPurgeDirecotorInNextLoop = true;
}

// 此方法做些收尾清理的工作
void CCDirector::purgeDirector()
{
    ...
    if (m_pRunningScene)
    {
        m_pRunningScene->onExit();
        m_pRunningScene->cleanup();
        m_pRunningScene->release();
    }
    // 做一些清理的工作
   ...
    // OpenGL view

    // ###此句代码关键###
    m_pobOpenGLView->end();
    m_pobOpenGLView = NULL;

    // delete CCDirector
    release();
}

// 设置 openglview
void CCDirector::setOpenGLView(CCEGLView *pobOpenGLView)
{
    CCAssert(pobOpenGLView, "opengl view should not be null");

    if (m_pobOpenGLView != pobOpenGLView)
    {
        // EAGLView is not a CCObject
        delete m_pobOpenGLView; // [openGLView_ release]
        // 为当前 CCDirector m_pobOpenGLView  赋值
        m_pobOpenGLView = pobOpenGLView;

        // set size
        m_obWinSizeInPoints = m_pobOpenGLView->getDesignResolutionSize();

        createStatsLabel();

        if (m_pobOpenGLView)
        {
            setGLDefaultValues();
        }

        CHECK_GL_ERROR_DEBUG();

        m_pobOpenGLView->setTouchDelegate(m_pTouchDispatcher);
        m_pTouchDispatcher->setDispatchEvents(true);
    }
}

游戏的运行以场景为基础,每时每刻都有一个场景正在运行,其内部有一个场景栈,遵循后进后出的原则,当我们显示的调用 end() 方法,或者弹出当前场景之时,其自动判断,如果没有场景存在,也会触发 end() 方法,以说明场景运行的结束,而游戏如果没有场景,就像演出没有了舞台,程序进入最后收尾的工作,通过修改变量 m_bPurgeDirecotorInNextLoop 促使在程序 mainLoop 方法之内调用 purgeDirector 方法。

CCEGLView 的收尾工作

purgeDirector 方法之内,通过猜测与排查,最终定位到 m_pobOpenGLView->end(); 方法,在这里结束了 cocos2d-x 游戏进程。而 m_pobOpenGLView 有时何时赋值,它的具体实现又在哪里呢?我们可以在 AppDelegate 的 applicationDidFinishLaunching 方法中找到如下代码:

// AppDelegate.cpp

CCDirector *pDirector = CCDirector::sharedDirector();
pDirector->setOpenGLView(CCEGLView::sharedOpenGLView());

我们终于走到最后一步,看 CCEGLView 是如果负责收尾工作的:

// [cocos2dx-path]/cocos2dx/platform/linux.CCEGLView.cpp

...
CCEGLView* CCEGLView::sharedOpenGLView()
{
    static CCEGLView* s_pEglView = NULL;
    if (s_pEglView == NULL)
    {
        s_pEglView = new CCEGLView();
    }
    return s_pEglView;
}
...

// openglview 结束方法
void CCEGLView::end()
{
    /* Exits from GLFW */
    glfwTerminate();
    delete this;
    exit(0);
}

end() 方法很简单,只需要看到最后一句 exit(0); 就明白了。

cocos2d-x 程序的结束流程

程序运行时期,由 mainLoop 方法维持运行着游戏之内的各个逻辑,当在弹出最后一个场景,或者直接调用 CCDirector::end(); 方法后,触发游戏的清理工作,执行 purgeDirector 方法,从而结束了 CCEGLView(不同平台不同封装,PC使用OpenGl封装,移动终端封装的为 OpenGl ES) 的运行,调用其 end() 方法,从而直接执行 exit(0); 退出程序进程,从而结束了整个程序的运行。(Android 平台的 end() 方法内部通过Jni 方法 terminateProcessJNI(); 调用 Java 实现的功能,其功能一样,直接结束了当前运行的进程)

从程序的 main 方法开始,再创建 AppDelegate 等对象,运行过程中确实通过 exit(0); 来退出程序。所以我们看到了 AppDelegate 构造函数被调用,而其析构函数没有被调用的现象。

exit(0); 的执行,意味着我们的程序完全结束,当然我们的进程资源也会被操作系统释放。但是注意,这里的 在构造函数创建[资源],并且在析构函数中释放[资源] 并非绝对意义上的程序进程资源,在程序退出的时候,程序所使用的资源当然会被系统回收,但是如果我在构造函数调用网络接口初始化,析构在调用一次通知,所影响到的类似这种的 非本地资源 逻辑上的处理,而留下隐患。而通过理解 cocos2d-x 的运行机制,可以减少这种可能存在的隐患。

cocos2d-x 的整体把握

在本文通过解决一个小疑问,而去分析 cocos2d-x 游戏的运行流程,当然其中很多细致末叶我们并没有深入下去。不去解决这个疑问也可以,知道没有调用析构函数,那我就不调用便是 (这也是简单的解决方法,也不用觉得这不可行 )。这里只是借着这个疑问,对 cocos2d-x 的流程稍作探寻而已。也没有贴一堆 cocos2d-x 源码去分析,其思路也有迹可循。

什么是 cocos2d-x ,它是 cocos2d 一个 C++ 的实现,除 C++ 之外,有 python ,Objective-C 等其它语言的实现,那该怎么去理解 cocos2d ,可以这么理解,cocos2d 是一个编写 2D 游戏的通用形框架,这种框架提供了一个通用模型,而这种模型或者说架构是 无关语言与平台 的,说 cocos2d-x 使用 C++ 编写,其跨平台能力很强,但它能跑在浏览器上么?cocos2d 还是有着 html5 的实现,当然平台决定着语言的选择,而 cocos2d 能够适应这么多不同的语言和平台,其良好的设计,清晰的结构功不可没。 而对不同语言,对相同功能有着不同的封装,正如在本文问题中,在不同平台(Linux 和 Android),对相同功能有着不同的封装异曲同工。那么封装到最后,我们对 cocos2d 的理解就只剩下了,我们要写游戏,那么需要导演,场景、层、精灵、动作等 ~~ 组织好这个中之间的关系即可 ~

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