Cocos2Dx之游戏启动过程
Cocos2Dx应用由导演（CCDirector）、场景（CCSprite）、层（CCLayer）和精灵（CCSprite）构成。导演负责管理整个游戏。映射到操作系统，每个操作系统需要的应用入口都不一样。可以看到CCApplication是平台相关的，每个操作系统平台都有自己的CCApplication实现 ，具体代码放在platform下面。为了对开发者透明，Cocos2Dx给出了AppDelegate，一个AppDelegate就是继承自CCApplication的一个代表该应用的代理者。Cocos2Dx提供了Python脚本帮我我们生成所有平台的项目文件，自己不用手动去选择设置合适的CCApplication。
AppDelegate一般只是暴露CCApplicationProtocol的几个重载函数给开发者。
class AppDelegate : private cocos2d::CCApplication
{
public:
AppDelegate();
virtual ~AppDelegate();
virtual bool applicationDidFinishLaunching();
virtual void applicationDidEnterBackground();
virtual void applicationWillEnterForeground();
};
我们只需要给出applicationDidFinishLaunching、applicationDidEnterBackground和applicationWillEnterForeground的实现即可。暴露给开发者的应用入口，看不到操作系统的细节，封装得很好。
在AppDelegate::applicationDidFinishLaunching()中，我们会创建导演和场景，然后调用导演的runWithScene函数。
bool AppDelegate::applicationDidFinishLaunching()
{
CCDirector *pDirector = CCDirector::sharedDirector();
pDirector->setOpenGLView(CCEGLView::sharedOpenGLView());
CCSize screenSize = CCEGLView::sharedOpenGLView()->getFrameSize();
CCSize designSize = CCSizeMake(480, 320);
CCEGLView::sharedOpenGLView()->setDesignResolutionSize(designSize.width, designSize.height, kResolutionNoBorder);
CCScene * pScene = CCScene::create();
CCLayer * pLayer = new TestController();
pLayer->autorelease(); //将CCLayer添加到自动回收池当中，但并不会立即释放。随后的addChild会调用CCLayer的retain函数，增加一次饮用计数
pScene->addChild(pLayer);
pDirector->runWithScene(pScene);
return true;
}
我们创建好了导演，如何跟操作系统的入口函数关联起来呢？同样以WIN32为例。
int APIENTRY _tWinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPTSTR lpCmdLine, int nCmdShow)
{
UNREFERENCED_PARAMETER(hPrevInstance);
UNREFERENCED_PARAMETER(lpCmdLine);
AppDelegate app;
CCEGLView* eglView = CCEGLView::sharedOpenGLView();
eglView->setViewName("TestCpp");
eglView->setFrameSize(960, 640);
return CCApplication::sharedApplication()->run();
}
在操作系统的入口函数，我们创建了AppDelegate对象。此时为调用AppDelegate的构造函数，其为空，进一步调用基类CCApplication的构造函数，也只是简单初始化一些成员，没有其他动作。CCEGLView::sharedOpenGLView()构造一个窗口，如果你了解WIN32 API，那么CCEGLView的Create函数看着就非常熟悉。首先创建一个窗口样式WNDCLASS，然后创建一个窗口。窗口创建完毕后，调用initGL()初始化OpenGL。最后，检查是否支持触控，如果支持，调用user32.dll里的RegisterTouchWindow函数将刚刚创建的窗口进行注册，操作系统将触控事件发送给我们创建的窗口。这个窗口后面会作为游戏界面的容器，我们的游戏也就能够接收到操作系统发送过来的触控消息了。
bool CCEGLView::Create()
{
bool bRet = false;
do
{
CC_BREAK_IF(m_hWnd);
HINSTANCE hInstance = GetModuleHandle( NULL );
WNDCLASS wc; // Windows Class Structure
wc.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW | CS_OWNDC;
wc.lpfnWndProc = _WindowProc; // WndProc Handles Messages
wc.cbClsExtra = 0; // No Extra Window Data
wc.cbWndExtra = 0; // No Extra Window Data
wc.hInstance = hInstance; // Set The Instance
wc.hIcon = LoadIcon( NULL, IDI_WINLOGO ); // Load The Default Icon
wc.hCursor = LoadCursor( NULL, IDC_ARROW ); // Load The Arrow Pointer
wc.hbrBackground = NULL; // No Background Required For GL
wc.lpszMenuName = m_menu; //
wc.lpszClassName = kWindowClassName; // Set The Class Name
CC_BREAK_IF(! RegisterClass(&wc) && 1410 != GetLastError());
RECT rcDesktop;
GetWindowRect(GetDesktopWindow(), &rcDesktop);
WCHAR wszBuf[50] = {0};
MultiByteToWideChar(CP_UTF8, 0, m_szViewName, -1, wszBuf, sizeof(wszBuf));
m_hWnd = CreateWindowEx(
WS_EX_APPWINDOW | WS_EX_WINDOWEDGE, // Extended Style For The Window
kWindowClassName, // Class Name
wszBuf, // Window Title
WS_CAPTION | WS_POPUPWINDOW | WS_MINIMIZEBOX, // Defined Window Style
0, 0, // Window Position
//TODO: Initializing width with a large value to avoid getting a wrong client area by 'GetClientRect' function.
1000, // Window Width
1000, // Window Height
NULL, // No Parent Window
NULL, // No Menu
hInstance, // Instance
NULL );
CC_BREAK_IF(! m_hWnd);
bRet = initGL();
if(!bRet) destroyGL();
CC_BREAK_IF(!bRet);
s_pMainWindow = this;
bRet = true;
} while (0);
m_bSupportTouch = CheckTouchSupport();
if(m_bSupportTouch)
{
m_bSupportTouch = (s_pfRegisterTouchWindowFunction(m_hWnd, 0) != 0);
}
return bRet;
}
在WIN 32入口函数_tWinMain的最后，我们调用CCApplication::sharedApplication()->run()，实际上是调用的是cocos2dx\platform\win32\CCApplication.cpp的run函数。
int CCApplication::run()
{
//在注册表里设置PVRFrame的快捷键。PVRFrame是由Imagination Technologies开发的一套模拟OpenGL ES的环境。
//http://community.imgtec.com/developers/powervr/tools/pvrvframe/
PVRFrameEnableControlWindow(false);
//目的是获取精确时间
QueryPerformanceFrequency(&nFreq);
QueryPerformanceCounter(&nLast);
//调用AppDelegate的applicationDidFinishLaunching回调函数创建好了当前游戏场景
if (!applicationDidFinishLaunching())
{
return 0;
}
//游戏场景已经设置了，可以显示窗口
CCEGLView* pMainWnd = CCEGLView::sharedOpenGLView();
pMainWnd->centerWindow();
ShowWindow(pMainWnd->getHWnd(), SW_SHOW);
//主循环
while (1)
{
if (! PeekMessage(&msg, NULL, 0, 0, PM_REMOVE))
{
// 获取当前时间
QueryPerformanceCounter(&nNow);
// 达到了指定的时间间隔，绘制下一帧，否则放弃CPU
if (nNow.QuadPart - nLast.QuadPart > m_nAnimationInterval.QuadPart)
{
nLast.QuadPart = nNow.QuadPart;
CCDirector::sharedDirector()->mainLoop();
}
else
{
Sleep(0);
}
continue;
}
}
return (int) msg.wParam;
}
QueryPerformanceFrequency(&nFreq)和QueryPerformanceCounter(&nLast)目的是获取精确的时间间隔。在定时前先调用QueryPerformanceFrequency()函数获得机器内部计时器的时钟频率。接着在需要严格计时的事件发生前和发生之后分别调用QueryPerformanceCounter()，利用两次获得的计数之差和时钟频率，就可以计算出事件经历的精确时间。数据类型LARGE_INTEGER既可以是一个作为8字节长的整数，也可以是作为两个4字节长的整数的联合结构，其具体用法根据编译器是否支持64位而定。这里使用的是64位的QuadPart。
setAnimationInterval使用的单位是秒，内部通过Tick来做的判断，所以setAnimationInterval内部将传入的帧间隔乘以了始终频率。
nNow存放着当前的Tick，nLast存放着前一帧绘制的时间，通过检查是否过了我们设定的帧间隔时间等价的Tick来决定是否绘制下一帧。如果需要绘制，调用CCDisplayLinkDirector::mainLoop()。这里已经到了所有平台通用的代码了。
为了比较，我们再看看Android的应用入口。代码位于cocos2dx\platform\android\CCApplication.cpp。Android使用的CCApplication很简单，直接就去调用AppDelegate的applicationDidFinishLaunching回调函数创建好了当前游戏场景。因为Android的窗口创建是通过Java Cocos2dxActivity实现的。
但Android怎么走到CCDirector::sharedDirector()->mainLoop()呢？毕竟mainLoop()才是Cocos2Dx的主循环。CCApplication的run()实现只是调用了applicationDidFinishLaunching。我们反过来看，首先看Android上谁调用了CCDirector::sharedDirector()->mainLoop()：
cocos2dx\platform\android\jni¡¢Java_org_cocos2dx_lib_Cocos2dxRenderer.cpp
JNIEXPORT void JNICALL Java_org_cocos2dx_lib_Cocos2dxRenderer_nativeRender(JNIEnv* env) {
cocos2d::CCDirector::sharedDirector()->mainLoop();
}
Java_org_cocos2dx_lib_Cocos2dxRenderer_nativeRender是一个本地方法，从名字上，可以看出它映射到的Java方法是：Cocos2dxRenderer的private static native void nativeRender()。这个Java方法会在Cocos2dxRenderer的void onDrawFrame(final GL10 gl)中被唯一地调用。
onDrawFrame是android.opengl.GLSurfaceView.Renderer提供了一个专供覆盖的方法。用来为GLSurfaceView提供渲染所需的Render。
GLSurfaceView是一个很好的基类对于构建一个使用OpenGL ES进行部分或全部渲染的应用程序。它可以帮助我们更容易地使用OpenGL ES渲染你的应用程序。它提供了粘合代码把OpenGL ES连接到你的视图系统，也提供粘合代码使得OpenGL ES按照Acticity(活动)的生命周期工作，它创建和管理一个独立的渲染线程，产生平滑的动画。 在Android上开发动画，主要也是提供一个自己的继承自android.opengl.GLSurfaceView.Renderer的Render。
android.opengl.GLSurfaceView.Renderer还有两个方法：
onSurfaceCreated() ：在开始渲染的时候被调用
onSurfaceChanged()：该方法在Surface大小改变时被调用
onSurfaceChanged在Cocos2Dx中什么也不需要做。onSurfaceCreated会调用Cocos2dxRenderer.nativeInit(this.mScreenWidth, this.mScreenHeight)，对应的C++原生代码一般都是App自己提供的实现。比如：
samples\Cpp\HelloCpp\proj.android\jni\hellocpp\main.cpp
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
{
ccGLInvalidateStateCache();
CCShaderCache::sharedShaderCache()->reloadDefaultShaders();
ccDrawInit();
CCTextureCache::reloadAllTextures();
CCNotificationCenter::sharedNotificationCenter()->postNotification(EVENT_COME_TO_FOREGROUND, NULL);
CCDirector::sharedDirector()->setGLDefaultValues();
}
}
Android进一步的细节已经涉及到Android内部实现。这里就不进一步讨论了。
回到CCDisplayLinkDirector::mainLoop()。由于CCDirector只有CCDisplayLinkDirector一个子类，所以代码中使用CCDirector::mainLoop()的地方就是CCDisplayLinkDirector::mainLoop()。
void CCDisplayLinkDirector::mainLoop(void)
{
if (m_bPurgeDirecotorInNextLoop)
{
m_bPurgeDirecotorInNextLoop = false;
purgeDirector();
}
else if (! m_bInvalid)
{
drawScene();
CCPoolManager::sharedPoolManager()->pop();
}
}
如果程序调用了CCDirector的end()函数，设置m_bPurgeDirecotorInNextLoop为true，意味需要进行CCDirector的清理工作了。end()并不会自己做清理工作。设置m_bPurgeDirecotorInNextLoop后，Cocos2Dx还是会等到帧间隔时间到期以后，才真正地去做清理工作。
如果程序并没有调用end()，还在继续运行，每当帧间隔时间到期以后，调用drawScene()绘制新的场景。随后，做一次内存回收池的释放。
void CCDirector::drawScene(void)
{
//计算上次drawScene到现在的时间变化dt，dt会传给调度器
calculateDeltaTime();
if (! m_bPaused)
{
m_pScheduler->update(m_fDeltaTime);
}
//清除当前缓冲区的颜色缓冲和深度缓冲
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
if (m_pNextScene)
{
setNextScene();
}
kmGLPushMatrix();
//绘制当前的场景
if (m_pRunningScene)
{
m_pRunningScene->visit();
}
//通知setNotificationNode注册的CCNode
if (m_pNotificationNode)
{
m_pNotificationNode->visit();
}
if (m_bDisplayStats)
{
showStats();
}
kmGLPopMatrix();
m_uTotalFrames++;
if (m_pobOpenGLView)
{
m_pobOpenGLView->swapBuffers();
}
if (m_bDisplayStats)
{
calculateMPF();
}
}
drawScene会调用CCScene的visit()方法。CCScene使用的是基类CCNode的visit()方法。
void CCNode::visit()
{
// 如果当前Scene不可见，直接返回，它的子节点也同样不会被绘制
if (!m_bVisible)
{
return;
}
kmGLPushMatrix();
if (m_pGrid && m_pGrid->isActive())
{
m_pGrid->beforeDraw();
}
this->transform();
CCNode* pNode = NULL;
unsigned int i = 0;
if(m_pChildren && m_pChildren->count() > 0)
{
// 对当前Scene的所有子节点进行排序
sortAllChildren();
// 先绘制zOrder < 0 的子节点
ccArray *arrayData = m_pChildren->data;
for( ; i < arrayData->num; i++ )
{
pNode = (CCNode*) arrayData->arr[i];
if ( pNode && pNode->m_nZOrder < 0 )
{
// 绘制子节点，可以是CCScene，CCSprite，CCLayer
pNode->visit();
}
else
{
break;
}
}
// 绘制本Scene
this->draw();
// 最后绘制zOrder >= 0 的子节点
for( ; i < arrayData->num; i++ )
{
pNode = (CCNode*) arrayData->arr[i];
if (pNode)
{
pNode->visit();
}
}
}
else
{
// 绘制本Scene
this->draw();
}
m_uOrderOfArrival = 0;
if (m_pGrid && m_pGrid->isActive())
{
m_pGrid->afterDraw(this);
}
kmGLPopMatrix();
}
CCNode::visit()通过zOrder来绘制自身和放在当前Scene里面的子节点。zOrder 越大，绘制出来的结果越在上层。子节点的绘制交给子节点自己处理，做了很好的隔离。visit()只是CCNode的访问入口，真正的绘制是CCNode的draw()完成的。CCNode的不同子类，比如CCSprite，CCLayer都有自己的实现，但CCScene默认使用的是CCNode的空实现。
到现在为止，我们已经能够看到一个游戏的界面了。