C++ 游戏状态系统

Question

好的：总的来说，我对 C++ 和静态语言还很陌生。来自多年的 ruby​​（和其他动态语言），我不知道这是否可能。

我一直在为……以及一款游戏制作游戏状态系统。我想让系统在没有任何（或很少）更改的情况下轻松剪切和粘贴到其他游戏中。

我想要改进的两件事是状态切换的方式和状态指针的保存方式。

可能有任意数量的状态，但在内存中总会有至少 2 到 3 个处于活动状态的状态。

丑陋一号。

目前我有一个状态管理器类，里面有这样的东西：

void StateManager::changeState(StateID nextStateID)
{
    // UNFOCUS THE CURRENT STATE //
    if (currentState())
    {
        currentState()->onUnFocus();

        // DESTROY THE STATE IF IT WANTS IT //
        if(currentState()->isDestroyedOnUnFocus()) {
            destroyCurrentState();
        }
    }

    if (m_GameStates[nextStateID]) {
        // SWITCH TO NEXT STATE //
        setCurrentState(nextStateID);
    }
    else
    {
        // CREATE NEW STATE //
        switch (nextStateID)
        {
        case MainMenuStateID:
            m_GameStates[MainMenuStateID] = new MainMenuState;
            break;
        case GameStateID:
                        m_GameStates[MainMenuStateID] = new GameStates;
            break;
        };
        setCurrentState(nextStateID);
    }

    // FOCUS NEXT STATE //
    currentState()->onFocus();
}

这种方法可行，但我觉得不是很好。

是否可以传递类型？然后调用 new 就可以了？

new NextGameState;  // Whatever type that may be.

多态性在这里有帮助吗？所有状态都来自class State。

丑陋之二。

我认为需要改进的另一件事是我存储状态的方式。

State* m_GameStates[MaxNumberOfStates];

所有状态都被初始化为 NULL，所以我可以测试一个状态是否存在，如果没有，它会在需要时创建一个。

效果很好，我可以调用当前状态：

m_GameStates[m_CurrentState];

但是，我不喜欢这个有两个原因。当任何时候只有 2 或 3 个指针处于活动状态时，拥有一个充满 NULL 指针的数组似乎有点浪费。 [编者注：第二个原因是什么？]

我曾考虑将其转换为vector_ptr，但没有这样做，因为它会在检查状态是否存在时产生额外的复杂性。而且这个向量似乎强化了第一号丑陋。因为我需要一个列表来检查每个状态。

任何建议或指导表示赞赏。

谢谢， 菲尔。

Answer 1

使用 enum(eration) 来定义所有可能的状态（类似于带有常量的列表）。 只需为一个对象创建 一个 变量来保存状态并在需要更改时更改该变量。

Answer 2

一说到States，我就想到了State pattern。

基本上，您可以从 State 基类派生一堆对象。与状态相关的所有操作都针对状态管理器维护的当前状态发生。状态将通过管理器从一个状态移动到另一个状态。

例如，您可以有一个 Paused 和 Unpaused 状态，每个状态都有一个 buttonPressed 事件。当您按下按钮时，当前状态将传递事件。如果它处于暂停状态，并且该按钮是暂停按钮，请移至未暂停。 Unpaused 反之亦然。

Answer 3

void StateManager::changeState(StateID nextStateID)
{
     leaveState(actualState); 
     enterState(nextStateID);
}

我真的很喜欢这个 - 尽可能简单。 ;-)

我想告诉你的——我认为在 changeState 函数中创建/删除你的统计数据太有逻辑了——它只是应该改变状态，对吧？

编辑： 来回答你的 2 个问题——我不认为使用这个数组真的很浪费——你说的是 3 个字段，而不是 300 个左右。所以如果你喜欢使用数组 - 去吧。如果你不这样做，地图将是我的选择，如果你想检查是否创建了一个状态并且你不限于幻数“maxStates”，它会让事情变得容易。您可以检查是否有足够的内存，然后创建 X 状态，而不是固定 2-3。

Answer 4

要生成状态，您需要一个工厂。这样，状态 id 就可以保持通用。为了存储状态，我会使用 std::map

Answer 5

对于您的第一个问题，是的，您可以传入一个类型，但有一些注意事项。

我在您的问题下添加了一条评论，要求提供更多信息。在我们明白之前，我真的不能说应该怎么做，但是请阅读模板。

你可以制作一个函数模板，可以传入一个类型，比如这样：

template <typename T>
void Foo() {
  T* x = new T();
  ...
}

Foo<int>() // call Foo with the type T set to 'int'

这有一些限制，因为类型必须在编译时指定，但它是一个非常强大的语言特性。

另一个选项可能效果更好，因为您似乎在变量 (MainState) 和类型 (MainMenu) 之间存在关联，可能是使用特征类。同样，我不确定在您的情况下究竟是如何完成的，因为我们还没有看到函数的全部内容（特别是 MainState 是什么类型，以及它是如何/何时创建的？）

也可以通过多态性来解决问题，但同样，我需要查看更多上下文来提出解决方案。

第二个问题，可以使用标准库map：

#include <map>

// I'm not sure what type m_CurrentState is, so use its type instead of KeyType below
std::map<KeyType, State*> m_GameStates;

// and to perform a lookup in the map:
GameStates[m_CurrentState];

最后，一个非常重要的建议：

停止到处使用指针。停止调用new 来创建新对象。 作为一般规则，应在堆栈上创建对象（而不是 Foo* f = new Foo;，只需执行 Foo f;

您通常不想使用指针，而是只复制对象本身。或者，创建引用而不是指针。

当你确实需要使用动态内存分配时，你仍然不应该直接使用new。相反，创建一个包装对象，在内部在其构造函数中使用new 分配它需要的内容，并在析构函数中再次释放它。

如果你做的正确，它几乎可以解决内存管理的所有问题。

通用技术称为RAII。

Answer 6

看看Boost Statechart Library