2010年3月19日 星期五

C++編譯時期靜態多型在遊戲中的應用

上次談到C++編譯時期靜態多型的原理,這次要介紹C++編譯期靜態多型要如何應用在遊戲中。雖然這篇文章主要是在談C++編譯期靜態多型的應用,不過其中也牽涉到跨平台的程式設計,所以也順便作點和跨平台程式設計的介紹。

跨平台程式本身不難,困難點在於如何把和平台有關的部份和平台無關的部份切割開,只要作到這點剩下來的就沒什麼難的了。至於要怎樣才能作的好跨平台程式設計並不是在這邊三言二語就能講的清楚。

總之記住儘可能的把平台有關和無關的部份分離,以及儘可能的使用標準的程式庫。例如std::string就是C++標準和平台無關,CreateWindow就是和Windows平台相關的API。

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如果我們是以C++物件導向來作遊戲程式設計,我們可能會有個上層的CGameApp類別,其它還有遊戲物件如CGameObj等類別。
; 範例1
class CGameObj
{
};

class CGameApp
{
public:
CGameMgr<CGameObj> mObjMgr;
};
在範例1中,CGameApp管理所有遊戲物件。這邊我們先不管CGameMgr<>是什麼東西,實際上在本例中我們也不需要去知道。

因為CGameApp是整個遊戲程式的核心,它除了管理所有遊戲物件(CGameObj)外,同時也管理所有其它和遊戲相關的物件或資源或者說狀態(State)。
; 範例2
class CGameApp
{
public:
CGameDB mGameDB;
CGameMgr<CGameObj> mObjMgr;
};
如範例2中的mGameDB,是和遊戲會使用到的資料庫。現在問題來了,如果CGameObj的實體物件需要存取mGameDB怎麼辨。一個簡單的方法就是讓CGameObj內涵一個mGameDB的參考,我們可以在建立一個CGameObj物件時把它傳入CGameObj的constructor。

不過這樣作另一個問題又來了。在CGameApp內不一定只會有一個像mGameDB這樣的東西,通常還會有其它資料是其它物件需要存取的。如果全都傳到物件內,那肯定不是一個好辨法。

有一個更好的解決辨法,那就是把所有資料都集中在一起管理,把它變成一個singleton,讓所有物件都能存取到它,也就能存取到所有資料。為了簡單起見,我們讓CGameApp同時作為這個singleton範理所有狀態。
; 範例3
class CGameApp
{
CGameApp();
public:
CGameDB mGameDB;
CGameMgr<CGameObj> mObjMgr;

static CGameApp& getInstance();
};
如範例3,我們加了一個getInstance的靜態方法用來取得CGameApp的唯一實體物件。這樣就解決了所有問題。

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底下我要開始介紹我使用的方法,應用C++編譯期靜態多型的小技巧,同時也包含跨平台設計的基本架構思想。
; 範例4
template<class GameT>
class CGameApp
{
};

class CGameAppWin : public CGameApp<CGameAppWin>
{
CGameAppWin();
public:
static CGameApp& getInstance();
};
CGameApp<>是GamePlay主體,完全只和GamePlay有關,是可跨平台的部份,因為它完全沒有使用到任何和平台相關的功能。CGameAppWin繼承CGameApp<>,實作和平台相關的全部功能,如顯像,音樂音效,讀寫檔等等。要跨平台的時候,只需要提供不同平台的CGameApp<>繼承者即可。

以上就是我的遊戲架構主體慣用手法,非常簡單。

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這個架構如何作到跨平台?舉個簡單的例子會很容易了解。
template<class GameT>
class CGameApp
{
void onEnterGameMenu()
{ // 進入遊戲選單畫面。
...
// 此時,需要改變背景音樂。
GameT* pGame = static_cast<GameT*>(this);
pGame->notifyChangeBgm(ID_BGM_GAMEMENU); // 由GameT實作,CGameApp只作呼叫。
...
}
};

class CGameAppWin : public CGameApp<CGameAppWin>
{
// 實作,播放指定背景音樂。idBgm由CGameApp<>定義。
bool notifyChangeBgm(int idBgm);
};
如上例中,CGameApp<>在進入遊戲選單時會呼叫onEnterGameMenu函式,而在onEnterGameMenu中會呼叫一個叫作notifyChangeBgm的函式來發出通知,改變播放背景音樂。notifyChangeBgm函式在CGameApp<>中沒有實作,而是由GameT也就是CGameAppWin來實作。這樣就完全把音樂音效的實作細節切離開來。其它的功能也能如法炮製達到GamePlay和平台相關實作分離。

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下面再看一個例子。
template<class GameT>
class CGameApp
{
// 初始化遊戲,成功回傳true失敗回傳false。
bool init();
};

class CGameAppWin : public CGameApp<CGameAppWin>
{
typedef CGameApp<CGameAppWin> BaseT;

// 改寫CGameApp::<>init。
bool init()
{
if (!BaseT::init())
return false;

// 其它初始化動作。設定顯示模示,初始化音樂音效模組等等。
...
}
};
上例中CGameApp<>有個init的函式用來初始化和平台無關的GamePlay,而CGameAppWin因為和平台有關,還有其它和平台相關的初始化需求,如初始化顯示模式,音樂音效等。所以CGameAppWin改寫了CGameApp<>::init達到這個目的。

實際上,這個例子並沒有使用到C++編譯期靜態多型,它只是單純的函式改寫,只不過是在實作上的一個慣用手法..

2 則留言:

  1. 不是不要在主專案用到平台相依的.h就好了?

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  2. 是的,不使用和平台有關聯的.h是第一步; 另外這篇文也想要提供一個方便作移植的簡單方法

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