iPhone 游戲開發(fā)教程 游戲引擎是本文要介紹的內(nèi)容，先來看內(nèi)容詳解。為了解決“如何在IPHONE上創(chuàng)建一個游戲”這個大問題，我們需要首先解決諸如“如何顯示圖像”與“如何播放聲音”等一系列小問題。這些問題關(guān)系到創(chuàng)建部分游戲引擎。就像人類的身體一樣，游戲引擎的每個部分雖然不同，但是卻都不可或缺。因此，首先從游戲引擎剖析開始本章。我們將會討論一個游戲引擎的所有主要部分，包括應(yīng)用程序框架、狀態(tài)機、圖像引擎、物理引擎、聲音引擎、玩家輸入和游戲邏輯。

寫一個好玩的游戲是一項牽扯到很多代碼的大任務(wù)。非常有必要從一開始就對項目進行良好的，有組織的設(shè)計，而不是隨著進度的進行而到處雜亂添加代碼。就像建造房屋一樣，建筑師為整幢房屋勾畫藍圖，建筑工人以此來建造。但是，許多對游戲編程不熟悉的編程人員會從根據(jù)導(dǎo)讀建造出房屋的一部分，并隨著學(xué)習(xí)的進行為其添加房間，這無疑將會導(dǎo)致不好的結(jié)果。

圖2-1 游戲引擎的功能結(jié)構(gòu)

圖2-1顯示了一個適用于大部分游戲的游戲引擎結(jié)構(gòu)。為了理解一個游戲引擎的所有部分和它們是如何工作在一起的，我們可以先為整個游戲做設(shè)計，然后再創(chuàng)建我們的應(yīng)用程序。在以下的幾個小節(jié)中，我們的講解內(nèi)容將會涵蓋圖2-1的每個部分。

應(yīng)用程序框架

游戲狀態(tài)管理器

圖像引擎

應(yīng)用程序框架

應(yīng)用程序框架包含使應(yīng)用程序工作的必須代碼，包括創(chuàng)建一個應(yīng)用程序?qū)嵗统跗诨渌酉到y(tǒng)。當(dāng)應(yīng)用程序運行時，會首先創(chuàng)建一個框架類，并接管創(chuàng)建和銷毀狀態(tài)機、圖像引擎和聲音引擎。如果我們的游戲足夠復(fù)雜以至于它需要一個物理引擎，框架也會管理它。

框架必須適應(yīng)于我們所選擇的平臺的獨特性，包括相應(yīng)任何的系統(tǒng)事件（如關(guān)機與睡眠），以及管理載入與載出資源以使其他的代碼只需要集中與游戲。

主循環(huán)

框架會提供主循環(huán)，它是一切互動程序后的驅(qū)動力量。在循環(huán)中的每一次迭代過程中，程序會檢查和處理接受到的事件，運行游戲邏輯中的更新并在必要時將內(nèi)容描畫到屏幕上。（參見圖2-2）

圖2-2 主循環(huán)序列

主循環(huán)如何實現(xiàn)依賴于你使用的系統(tǒng)。對于一個基本的控制臺程序，它可能是一個簡單的while循環(huán)中調(diào)用各個函數(shù)：

while( !finished ) {     
    handle_events();     
    update();     
    render();     
    sleep(20);     
}    

注意到這里的sleep函數(shù)。它使得代碼休眠一小段時間不致于占用全部的CPU。

有些系統(tǒng)完全不想讓用戶代碼那些寫，它們使用了回調(diào)系統(tǒng)以強制程序員常規(guī)的釋放CPU。這樣，當(dāng)應(yīng)用程序執(zhí)行后，程序員注冊一些函數(shù)給系統(tǒng)在每次循環(huán)中回調(diào):

void main(void) {     
    OS_register_event_handler( myEventHandler );     
    OS_register_update_function( myUpdate );     
    OS_register_render_function( myRender );     
}  

 一旦程序執(zhí)行后，根據(jù)必要情況，那些函數(shù)會間隔性的被調(diào)用。IPHONE是最接近后面這個例子。你可以在下一章和IPHONE SDK中看到它。

游戲狀態(tài)管理器

一個好的視頻游戲不僅有一組動作來維持游戲：它會提供一個主菜單允許玩家來設(shè)定選項和開始一個新游戲或者繼續(xù)上次的游戲；制作群屏將會顯示所有辛勤制作這款游戲的人員的名字；而且如果你的游戲沒有用戶指南，應(yīng)該一個幫助區(qū)域會給用戶一些提示告訴他們應(yīng)該做什么。

以上任何一種場合都是一種游戲狀態(tài)，并且代表中一段獨立的應(yīng)用程序代碼片段。例如，用戶在主菜單調(diào)用的函數(shù)與導(dǎo)航與用戶在制作群屏調(diào)用的是完全不同的，所以程序邏輯也是不同的。特別的是，在主菜單，你可能會放一張圖片和一些菜單，并且等待用戶選擇哪個選項，而在制作群屏，你將會把游戲制作人員的名字描繪在屏幕上，并且等待用戶輸入，將游戲狀態(tài)從制作群屏改為主菜單。最后，在游戲中狀態(tài)，將會渲染實際的游戲并等待用戶的輸入以與游戲邏輯進行交互。

以上的所有游戲狀態(tài)都負責(zé)相應(yīng)用戶輸入、將內(nèi)容渲染到屏幕、并為該游戲狀態(tài)提供相對應(yīng)的應(yīng)用程序邏輯的任務(wù)。你可能注意到了這些任務(wù)都來自于之前討論的主循環(huán)中，這是因為它們就是同樣的任務(wù)。但是，每個狀態(tài)都會以它們自己的方式來實現(xiàn)這些任務(wù)，這也就是為什么要保持他們獨立。你不必在主菜單代碼中尋找處理游戲中的事件的代碼。

狀態(tài)機

狀態(tài)管理器是一個狀態(tài)機，這意味著它跟蹤著現(xiàn)在的游戲狀態(tài)。當(dāng)應(yīng)用程序執(zhí)行后，狀態(tài)機會創(chuàng)建基本的狀態(tài)信息。它接著創(chuàng)建各種狀態(tài)需要的信息，并在離開每種狀態(tài)時銷毀暫時存儲的信息。

狀態(tài)機維護著大量不同對象的狀態(tài)。一個明顯的狀態(tài)是用戶所在屏幕的狀態(tài)（主菜單、游戲中等）。但是如果你有一個有著人工智能的對象在屏幕上時，狀態(tài)機也可以用來管理它的“睡眠”、“攻擊”、“死亡”狀態(tài)。

什么是正確的游戲狀態(tài)管理器結(jié)構(gòu)？讓我們看看一些狀態(tài)機并決定哪種最適合我們。

有許多實現(xiàn)狀態(tài)機的方式，最基本的是一個簡單的switch語句：

class StateManager {     
    void main_loop() {     
        switch(myState) {     
        case STATE_01:     
            state01_handle_event();     
            state01_update();     
            state01_render;     
            break;     
        case STATE_02:     
            state02_handle_event();     
            state02_update();     
            state02_render;     
            break;     
        case STATE_03:     
            state03_handle_event();     
            state03_update();     
            state03_render;     
            break;     
        }     
    }     
}; 

改變狀態(tài)時所有需要做的事情就是改變myState變量的值并返回到循環(huán)的開始處。但是，正如你看到的，當(dāng)我們加入越來越多的狀態(tài)時，代碼塊會變得越來越大。而且更糟的是，為了使程序按我們預(yù)期的執(zhí)行，我們需要在程序進入或離開某個狀態(tài)時執(zhí)行整個任務(wù)塊，初始化該狀態(tài)特定的變量，載入新的資源（比如圖片）和釋放前一個狀態(tài)載入的資源。在這個簡單的switch語句中，我們需要加入更多的程序塊并保證不會漏掉任何一個。

以上是一些簡單重復(fù)的勞動，但是我們的狀態(tài)管理器需要更好的解決方案。下面一種更好的實現(xiàn)方式是使用函數(shù)指針：

class StateManager {     
    //the function pointer:     
    void (*m_stateHandleEventFPTR) (void);     
    void (*m_stateUpdateFPTR)(void);     
    void (*m_stateRenderFPTR)(void);     
    void main_loop() {     
        stateHandleEventFPTR();     
        m_stateUpdateFPTR();     
        m_stateRenderFPTR();     
    }     
    void change_state(  void (*newHandleEventFPTR)(void),     
                    void (*newUpdateFPTR)(void),     
                    void (*newRenderFPTR)(void)     
    ) {     
        m_stateHandleEventFPTR = newHandleEventFPTR;     
        m_stateUpdateFPTR = newUpdateFPTR;     
        m_stateRenderFPTR = newRenderFPTR     
    }     
};    

現(xiàn)在，即使我們處理再多狀態(tài)，主循環(huán)也足夠小而且簡單。但是，這種解決方案依然不能幫助我們很好的解決初始化與釋放狀態(tài)。因為每種游戲狀態(tài)不僅包含代碼，還有各自的資源，所以更恰當(dāng)?shù)淖龇ㄊ菍⒂螒驙顟B(tài)作為對象的屬性來考慮。因此，接下來，我們將會看看面向?qū)ο螅∣OP）的實現(xiàn)。

我們首先創(chuàng)建一個表示游戲狀態(tài)的類：

class GameState     
{     
    GameState();        //constructor     
    virtual ~GameState();    //destructor     
    virtual void Handle_Event();     
    virtual void Update();     
    virtual void Render();     
};  

接著，我們改變我們的狀態(tài)管理器以使用這個類：

class StateManager {     
    GameState* m_state;     
    void main_loop() {     
        m_state->Handle_Event();     
        m_state->Update();     
        m_state->Render();     
    }     
    void change_state( GameState* newState ) {     
        delete m_state;     
        m_state = newState;     
    }     
};    

最后，我們創(chuàng)建一個指定具體游戲狀態(tài)的類：

class State_MainMenu : public GameState     
{     
    int m_currMenuOption;     
    State_MainMenu();     
    ~State_MainMenu();     
    void Handle_Event();     
    void Update();     
    void Render();     
};    

當(dāng)游戲狀態(tài)以類來表示時，每個游戲狀態(tài)都可以存儲它特有的變量在該類中。該類也可以它的構(gòu)造函數(shù)中載入任何資源并在析構(gòu)函數(shù)中釋放這些資源。

而且，這個系統(tǒng)保持著我們的代碼有很好的組織結(jié)構(gòu)，因為我們需要將游戲狀態(tài)代碼分別放在各個文件中。如果你在查找主菜單代碼，你只需要打開State_MainMenu類。而且OOP解決方案使得代碼更容易重用。這個看起來是最適合我們需要的，所以我們決定使用它來作為我們的狀態(tài)管理器。

小結(jié)：iPhone 游戲開發(fā)教程 游戲引擎的內(nèi)容介紹完了，希望本文對你有所幫助。想要深入了解游戲引擎的更多內(nèi)容，請參考以下幾篇文章：

iPhone 游戲開發(fā)教程 游戲引擎 （2）

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