本文详细探讨一种结合状态模式和组件化设计的游戏编码模式，通过解耦、模块化和数据驱动的方式，来实现游戏系统的高效开发与维护。
核心设计思想
1. 状态模式
状态模式是一种行为设计模式，它允许一个对象在其内部状态改变时改变其行为。这种模式非常适合用于管理游戏角色的各种行为状态。
在我们的设计中，每个动作（如跳跃、奔跑、冲刺）都被封装为一个独立的状态类。通过m_curAct和m_nextAct来进行状态的切换和管理。这种设计使得每个动作的逻辑清晰独立，便于维护和扩展。
class GameObject {
std::map<std::string, CAct*> m_ActMap; // 状态映射
CAct* m_curAct; // 当前状态
std::string m_nextAct; // 下一状态
}
状态模式的优势在于：
- 清晰的行为管理：每个状态都有自己的独立逻辑，便于理解和维护。
- 灵活的扩展：新增状态只需添加新的状态类，不需要修改现有代码。
- 低耦合：状态之间彼此独立，更改一个状态不会影响其他状态。
2. 组件化设计
组件化设计是一种将游戏对象的各个功能划分为独立组件的方法。通过这种方式，我们可以实现代码的高度复用和模块化管理。
在我们的设计中，GameObject作为基类，包含所有游戏对象的基本属性和行为。通过Nature结构体统一管理物理属性，使用CRect处理碰撞检测。这种设计使得游戏对象具有高度的可复用性。
struct Nature { // 物理组件
float x, y; // 位置
float speed; // 速度
float gravity; // 重力
}
class GameObject {
Nature m_nature; // 物理组件
CRect* m_rect; // 碰撞组件
// 其他组件...
}
组件化设计的优势在于：
- 高复用性：组件可以被多个对象重用，减少代码重复。
- 低耦合：组件之间相互独立，降低了系统的复杂度。
- 易扩展：新增功能只需添加新的组件，不需要修改现有组件。
系统间的关系
物理系统与状态系统的交互
GameObject
├── Nature（物理属性）
│ ├── 位置(x, y)
│ ├── 速度(curRunSpeed, curJumpSpeed等)
│ └── 状态(act_state, space_state)
└── 状态系统
├── m_ActMap（状态映射）
├── m_curAct（当前状态）
└── m_nextAct（下一个状态）
物理系统和状态系统是紧密相关的，通过Nature结构体中的各种物理属性（如位置、速度、加速度）来驱动状态的变化。
渲染系统与游戏对象的交互
GameObject
├── 物理属性
└── 渲染属性
├── 层级(level)
└── 碰撞矩形(m_rect)
渲染系统根据游戏对象的物理属性和渲染属性（如层级、碰撞矩形）来绘制游戏画面。
核心游戏循环
游戏的主循环是游戏引擎的核心，它负责处理输入、更新状态、进行物理计算、碰撞检测和渲染画面。
while (game_running) {
处理输入(); // 输入系统
更新状态(); // 状态系统
物理更新(); // 物理系统
碰撞检测(); // 碰撞系统
渲染画面(); // 渲染系统
}
关键设计特点
-
分层渲染：
使用位运算实现高效的层级管理。
#define LEVEL_BG 0 #define LEVEL_WS1 0x0101 #define LEVEL_LG1 0x0201 #define LEVEL_CU1 0x0401 #define LEVEL_UI 0x0801 -
物理系统：
通过
Nature结构体精确控制各种物理参数，如最大速度、加速度和重力等。struct Nature { float maxRunSpeed; float curRunSpeed; float runAccel; float curJumpSpeed; float firstJumpSpeed; float jumpAccel; float gravity; // ... } -
状态管理：
使用枚举管理各种状态，使得状态转换更加简洁和高效。
#define StIDLE 0 #define StRUNING 1 #define StDUCK 2 #define StJUMPING 3 // ...
扩展性设计
在游戏开发中，扩展性是非常重要的。我们要确保系统能够方便地添加新的功能和内容。
- 模块化：每个系统都是独立的模块，便于维护和扩展。
- 可配置性：通过JSON文件配置游戏参数，减少了硬编码，提高了灵活性。
- 可扩展性：基类设计使得添加新的游戏对象和状态变得容易。
性能优化考虑
为了保证游戏流畅性，我们采取了一些性能优化措施：
- 使用位运算进行状态判断，减少了计算开销。
- 分层渲染系统，提高了渲染效率。
- 高效的碰撞检测系统，减少了不必要的计算。
核心优势
- 解耦合：通过状态模式和组件化设计实现系统解耦。
- 可维护：清晰的代码结构和模块化设计。
- 可扩展：预留扩展接口和组件化设计。
- 高性能：通过优化策略确保游戏性能。
- 易配置：数据驱动设计便于调整游戏参数。
结语
这种模式特别适合2D平台游戏开发、需要频繁更新的游戏项目、团队协作开发以及需要长期维护的游戏项目。