By nalla
翻譯：Lymons
本文使用C++來描述我的作品---給范型游戲引擎創(chuàng)建一個(gè)框架
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簡介
我拿到了一個(gè)任務(wù)，就是寫一篇關(guān)于游戲引擎設(shè)計(jì)的報(bào)告。為此，我開始用C++來實(shí)現(xiàn)一個(gè)框架，它包含了一些設(shè)計(jì)模式（Design Patterns）的基本實(shí)現(xiàn)以及類似于基于原則設(shè)計(jì)（Policy based design）的一些C++概念。而本文就是談?wù)撐业脑O(shè)計(jì)，并且里面也包括一些可編譯的代碼片斷。
背景
在本文描述的框架中使用了一些著名的設(shè)計(jì)范式（design paradigms），如：基于原則的設(shè)計(jì)（Policy based design），裝飾者（Decorator）和策略（Strategy）模式，以及相應(yīng)的C++的代碼實(shí)現(xiàn)。
代碼的功能說明
基于原則的設(shè)計(jì)是用于游戲的設(shè)置
在進(jìn)入到足球游戲引擎設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)之前，先討論一下游戲中的設(shè)置。在任何游戲中都允許用戶在游戲開始期間來選擇游戲的難度。我假設(shè)這里有三種難度級(jí)別，即：低級(jí)，中級(jí)，高級(jí)。因?yàn)檫@些級(jí)別允許在開始的時(shí)候被選擇，這就給了我們一個(gè)機(jī)會(huì)可以利用模板類來使用基于原則的設(shè)計(jì)（基于Andrei Alexandrescu的書《Modern C++ Design》）。因此，這些難度級(jí)別在這兒可以被當(dāng)做一個(gè)原則(Policy)。而且我為設(shè)置游戲模式也新添加一個(gè)原則，這些游戲模式可以是自動(dòng)模式（你可以和機(jī)器對(duì)戰(zhàn)）或者多人模式（你可以和朋友一起玩）。
基于原則的設(shè)計(jì)可以被當(dāng)作策略模式在編譯期間的一個(gè)變體。
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template <typename T>
struct DifficultyLevel_High
{
static void setDifficultyLevel(T&) { cout << "Setting to High difficulty level" <<endl; }
};
template <typename T>
struct DifficultyLevel_Med
{
static void setDifficultyLevel(T&)
{ cout << "Setting to Medium difficulty level" <<endl; }
};
template <typename T>
struct DifficultyLevel_Low
{
static void setDifficultyLevel(T&)
{cout << "Setting to Low difficulty level" <<endl; }
};
template <typename T>
struct Playmode_policy_auto
{
static void setPlaymodepolicy(T&)
{ cout << "Setting to auto Playmode" <<endl; }
};
template <typename T>
struct Playmode_policy_multi
{
static void setPlaymodepolicy(T&)
{ cout << "Setting to multi Playmode" <<endl; }
};
class FootballEngineType
{
public:
FootballEngineType()
{ cout << "Engine set as Football " << endl;
}
};
//---------------------Usage of Policy based design----------------//
template< typename T,
template <typename> class DifficultyLevel_policy,
template <typename> class Playmode_policy >
class GamingEngine
{
public:
void Run()
{
DifficultyLevel_policy<T>::setDifficultyLevel(engineType);
Playmode_policy<T> ::setPlaymodepolicy(engineType);
start();
}
private:
T engineType;
};
接下來要實(shí)現(xiàn)的事情是讓球隊(duì)在游戲的運(yùn)行期內(nèi)可以改變它的邏輯和策略。例如，用戶能夠選擇防守策略而不是進(jìn)攻, 使用策略模式使之成為可能。我們能夠?yàn)榉朗鼗蛘哌M(jìn)攻等的策略定制一套算法，以便用戶能在運(yùn)行期選擇球隊(duì)的策略。那我們?cè)谶@里就使用策略模式 Strategy pattern，在這兒我定義了三種策略，以及能夠通過 GameLogic 類來設(shè)置這些策略。
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class Strategy
{
public:
Strategy() {}
virtual void Apply()=0;
virtual ~Strategy() {}
};
class DefendStrategy : public Strategy{
public:
DefendStrategy():Strategy() { cout << "Defend strategy set" << endl; }
void Apply() { cout << "Defend strategy applied" << endl; }
virtual ~DefendStrategy() {}
};
class AttackStrategy: public Strategy
{
public:
AttackStrategy():Strategy() { cout << "Attack strategy set" << endl; }
void Apply() { cout << "Attack strategy applied" << endl; }
virtual ~AttackStrategy() {}
};
class MediumStrategy: public Strategy
{
public:
MediumStrategy() :Strategy(){ cout << "Medium strategy set" << endl; }
void Apply() { cout << "Medium strategy applied" << endl; }
virtual ~MediumStrategy() {}
};
class GameLogic
{
public:
StratType StrategyType;
GameLogic()
{
m_Strategy = NULL;
}
void SetStrategy(StratType type)
{
if (m_Strategy) delete m_Strategy;
if (type == Med)
m_Strategy = new MediumStrategy();
else if (type == Defend)
m_Strategy = new DefendStrategy();
else if (type == Attack)
m_Strategy = new AttackStrategy();
}
void Exec() { m_Strategy->Apply(); }
~GameLogic() { if (m_Strategy) delete m_Strategy; }
private:
Strategy *m_Strategy;
};
然后考慮的是每個(gè)實(shí)體能夠執(zhí)行的不同的角色。 每個(gè)球隊(duì)都有很多的球員，教練，體能教練，經(jīng)理，還有裁判和球隊(duì)的CEO等。在球隊(duì)中的每個(gè)人都能執(zhí)行一個(gè)或者多個(gè)角色，并且這些角色能夠通過一些參數(shù)在運(yùn)行期間被分配出來，另外，作為一個(gè)球員本身也有不同的職責(zé)，像前鋒，后衛(wèi)，中場(chǎng)，和守門員等。不通過子類化(sub classing)這些都應(yīng)該能夠被做出來。
我們使用裝飾者模式（Decorator pattern）在運(yùn)行期來分配角色和職責(zé)。
下面是輔助函數(shù)(helper functions)的代碼，被用來獲取游戲?qū)嶓w在運(yùn)行期內(nèi)的角色和職責(zé)：
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//------------templated helper functions for getting roles-------//
template <class T>
T* getresponsibility_entity(GameEntity *pEnt)
{
return dynamic_cast<T*>(pEnt->GetResponsibility(T::RESP_CLSID));
}
template <class T>
T* getroles_entitiy(GameEntity *pEnt)
{
return dynamic_cast<T*>(pEnt->GetRole(T::ROL_CLSID));
}
下面的代碼片斷是在運(yùn)行期創(chuàng)建一個(gè)游戲?qū)嶓w并給它分配角色和職責(zé)，以及使用上面做成的helper functions接收這些對(duì)象 (關(guān)于完全的實(shí)現(xiàn)，請(qǐng)參考附件中的CPP文件):
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// Add a single player
GameEntity* play1 = new GameEntity("Beckham", "David");
//Adding role as Player
play1->AddRole(new Player(play1));
Player *playRole = getroles_entitiy<Player>(play1);
//Adding Responsibilities to play and manage
play1->AddResponsibilities(new ToPlay(play1));
play1->AddResponsibilities(new ToManage(play1));
還有，不同的隊(duì)伍能夠使用不同的設(shè)置在不同的球場(chǎng)上踢不同聯(lián)賽的比賽。舉例子來講，在足球游戲中的每一個(gè)實(shí)體能夠湊在一起形成一個(gè)球隊(duì)，并且還能夠應(yīng)用不同的外觀設(shè)置。你能夠添加一些球員到一家指定的俱樂部中以及添加一些不同的球隊(duì)到不同的聯(lián)賽中(如，英超聯(lián)賽)。這里，使用橋接模式(Bridge pattern)就可以把每個(gè)實(shí)體的抽象(球隊(duì)/聯(lián)賽的比賽)能夠從具體的實(shí)現(xiàn)(聯(lián)賽/足球場(chǎng)/外觀設(shè)置等)中解耦出來。因此，實(shí)現(xiàn)和抽象之間能夠非常獨(dú)立的相互存在。或者說，使用建造者模式(Builder Pattern)也用來完成同樣的任務(wù)。
整個(gè)設(shè)計(jì)已經(jīng)被實(shí)現(xiàn)了并使用Visual Studio 2005 (VC8.0)編譯器編譯通過了，并且測(cè)試過了。一些具體的實(shí)現(xiàn)請(qǐng)參考附件中的FootballEngine.cpp 。
興趣點(diǎn)
附加特征
近期我也正在思考如何使用觀察者模式，當(dāng)策略和足球的位置以及對(duì)手的坐標(biāo)被改變時(shí)來及時(shí)通知球員(游戲?qū)嶓w)。