游戏开发笔记-游戏组成

总结自Tricks of the Windows® Game Programming Gurus, Second Edition

游戏组成

现在让我们看一下开发游戏与其他类型程序的不同。游戏编程是软件开发中及其复杂的一类，事实上，游戏开发毫无疑问是最难开发的应用程序。因此需要发明一种新的编程方法来更利于实时性应用和模拟，而不是从前你开发过的单线的，事件驱动，或者线性逻辑程序。游戏的基本组成是由一个循环构成其中包含了逻辑控制和画面绘制，通常画面在每秒30帧的速度或更多。这和电影的放映很相似，除了按照你的想法去创造画面。

游戏通常的循环机构

步骤一：初始化
对程序进行初始化，例如内存分配，资源获取，从硬盘加载数据。

步骤二：进入游戏循环
这里是动作的开始和延续直到玩家退出主循环。

步骤三：获取玩家输入
玩家的输入被ai和逻辑部分立即处理或者加入到缓存区中稍后进行处理。

步骤四：AI和游戏逻辑
这个部分包含了大量的游戏代码，人工智能，物理系统 和 通用程序逻辑被执行，运算后的结果被用来绘画下一帧的画面到屏幕上。

步骤五：渲染下一帧
玩家输入与游戏ai和逻辑协同计算后产生了下一帧画面。换面通常先存储到缓冲区域，因此你不能看到渲染过程。之后这个缓冲区非常迅速的被拷贝到显存区进行显示。

步骤六：同步显示
很多计算机由于负载因素导致了游戏画面的显示质量的分级。例如，如果有1000个物体在屏幕上运动，cpu会比仅有10个物体运动的负载要高很多。游戏帧速的频繁变化，是让人无法接受的。因此，你必须同步使游戏固定在一定范围的帧速，可以使用一些延时函数限定帧速。一般，30fps被认为是最优的。

步骤七：循环
这部分很简单，仅仅是重复之前一些步骤的操作。

步骤八：游戏退出
在玩家退出前，必须释放所有资源。

之前的介绍可能过于简化，但具备了所有必要因素。在大多数情况下，游戏循环是一个FSM（有限状态机（学过编译原理的不会陌生吧）），其中包含了许多状态量。下面用c/c++给出游戏循环的梗概表示。

 1 // 定义状态量
 2 #define GAME_INIT                // 游戏初始化
 3 #define GAME_MENU               // 游戏菜单模式
 4 #define GAME_STARTING       // 游戏将要开始状态
 5 #define GAME_RUN                 // 游戏正在运行状态
 6 #define GAME_RESTART        // 游戏将要重新启动
 7 #define GAME_EXIT               // 游戏正在退出
 8 
 9 // 全局变量
10 int game_state = GAME_INIT; 
11 int error      = 0;             // 用来向操作系统发送错误
12 
13 
14 // main begins here
15 
16 int main()
17 {
18     // 游戏主循环实现
19     while (game_state!=GAME_EXIT)
20     {
21         switch(game_state)
22         {
23                case GAME_INIT: // 游戏正在初始化
24                {
25                     // 分配内存和其他资源
26                 Init();
27                 // 切换至菜单状态
28                 game_state = GAME_MENU;
29                 }  break;
30 
31               case GAME_MENU:  // 游戏在菜单模式
32               {
33                   // 调用主菜单函数并且切换状态
34                   game_state = Menu();
35 
36                  // 注意: 我们将在这强制将状态转为运行态
37               }  break;
38 
39               case GAME_STARTING:   // 游戏将要运行
40               {
41               // 这个状态是可选的
42               // 在游戏运行前万事准备完毕
43               Setup_For_Run();
44 
45               // 切换到运行态
46               game_state = GAME_RUN;
47               }  break;
48 
49               case GAME_RUN:    // the game is now running
50               {
51                // 包含整个游戏的逻辑循环
52                // 清空显示
53                 Clear();
54                 // 获取输入
55                 Get_Input();
56                 // 逻辑和ai
57                 Do_Logic();
58                 // 显示下一帧动画
59                 Render_Frame();
60                // 同步显示
61                 Wait();
62                }  break;
63 
64                case GAME_RESTART:  // 游戏正在重新启动
65                {
66                 
67                 Fixup();
68                 game_state = GAME_MENU;
69                }  break;
70 
71               case GAME_EXIT:   
72               {
73                    Release_And_Cleanup();
74                    error = 0;
75                }  break;
76 
77               default: break;
78         }  // end switch
79 
80     } // end while
81    // return error code to operating system
82    return(error);
83 
84 } // end main

 

游戏循环状态转换图