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扩展性、易用性 浅谈游戏状态机的设计与实现

2016-11-07 19:10 477 查看
http://bbs.gameres.com/thread_493489.html

 GameRes游资网授权发布 文 / 武龙飞

  前言:

  游戏编程中对状态机的理解和应用,是体现程序员是否对游戏编程入门的重要指标。本篇文章描述状态机的原理,以及如何实现。并探讨状态机的扩展性和易用性。

  什么是状态机:

  1、状态机是通过状态变量来描述不同状态

  2、状态机变量是互斥的

  3、状态机的分割是状态机好坏的标准

  状态机的好处:

  1、降低整个系统的复杂性

  2、容易扩展

  3、容易维护

  如何实现状态机:

  1、通过不同的状态分割逻辑

  2、通过面向对象思想来扩展和分割逻辑

  状态机简单类型:

1、定义状态机类型

enum PlayerState{  

    INVALID,  

    STAND,  

    MOVE,  

    ATTACK,  

    DIE  

};  

复制代码

  2、实现更新状态,在不同的状态执行不同的逻辑

void Player::Update(float ts){  

    switch(user_state_){  

        case STAND:  

            Stand(ts);  

            break;  

        case MOVE:  

            Move(ts);  

            break;  

        case ATTACK:  

            Attack(ts);  

            break;  

        case DIE:  

            Die();  

            return;  

        default:  

            std::cout<<"error\n";  

  

    }  

  

    if(hp_ <= 0){  

        SetState(DIE);  

    }  

}  

复制代码

  3、切换状态,在切换状态的时候做一些事情

void Player::SetState(PlayerState state){  

    if(state == user_state_){  

        return;  

    }  

    switch(state){  

        case STAND:  

            std::cout << "----begin stand--------\n";  

            break;  

        case MOVE:  

            std::cout << "----begin move--------\n";  

            break;  

        case ATTACK:  

            std::cout << "----begin attack--------\n";  

            break;  

        case DIE:  

            std::cout << "----begin die--------\n";  

            break;  

        default:  

            std::cout <<"the state is error";  

            break;  

    }  

    user_state_ = state;  

}  

复制代码

  这种状态机小而精悍,如果在一个对象中有很多标志量来标记实例的状态,这时候该考虑下通过这种小型的状态机来实现了。但是这种状态机如果状态变量比较多,扩展性并不好。并且复杂性会随着状态机的增多,指数型增加。整个编译单元的代码量也会很大,对易读性和维护性都是负面影响。

  状态机面向对象类型:

  面向对象类的状态机是一种更容易扩展的新型状态机,通过单间实现方式,使用更少的内存,先看下整个状态机的uml设计图。



  首先是通过接口定义通用状态机接口,然后定义了单间的接口。这种方式统一让所有的状态实现三个函数,这三个函数分别对应切入状态,在状态中,退出状态,需要执行的逻辑分别放在这三个函数里执行,通过这样的分割,状态很容易扩展,也不会混乱。具体代码实现,请看下面说面里面github的地址。

  在StateManager是专门管理角色状态的管理类,每个角色对象包含一个状态机管理类。

  总结:

  状态机的模型是非常简单,但并不是每个人都能设计好的状态机。因为好的状态机不仅需要对程序的把握要比较到位,同时需要对整个业务的理解比较到位。好的状态机使程序变的更加简洁,易扩展,容易查找bug,还非常稳定。坏得状态分割只会让程序晦涩难懂。

  说明:

  1、通过两个状态机实现了两个简单的猜数打怪兽游戏。

  2、所有完整程序都可以到这个地址查看,下载,修改。

  3、整个代码都是通过C++ 完成的,编译环境是osx 10.10 + LLVM 6.0 , C++使用 -std=c++1y。程序写了makefile,所以如果在其他平台只需要简单修改下makefile就可以快乐的玩耍了。

  相关阅读:游戏开发之状态机的实现与优化
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