用C++和SFML写游戏-Game类的创建（2）

这一节我们将会学习到游戏的基本结构，其中的内容包括了：

Game类的创建
什么是帧数
Player类的创建
事件管理器

Game类

在上一节中，我们用尽可能少的代码创建了一个基本游戏，它包括了：

窗口的创建
图形的绘制
处理用户的输入
将游戏元素绘制到屏幕上

上一节中的实例代码全部写在了 main 函数了，并没有使用到 C++ 的面向对象特性。为了提高我们代码的可复用性，从本节开始，我们将会一步步的使用 OOP 设计思想封装我们的游戏基本元素，搭建出一个游戏框架的雏形。首先是Game类的实现，如下所示：

class Game {
       public:
           Game(const Game&) = delete;
           Game& operator=(const Game&) = delete;
           Game();
           void run();
       private:
           void processEvents();
           void update();
           void render();
           sf::RenderWindow _window;
           sf::CircleShape  _player;
};
int main(int argc,char* argv[]) {
    Game game;
    game.run();
		return 0; 
}

Game类中的 =delete 是为了删除C++类默认的拷贝构造函数以及拷贝赋值运算符，有关这方面的介绍可以去了解一下，这里就不做赘述。

可以看到，我们的 main 函数里面不在包含任何循环，游戏的运行只需要调用 Game 类中的 run 方法。对于类中的其它方法 processEvents()，update()，render() ，下面一一介绍：

processEvents(): 这里处理用户的输入
update(): 更新游戏的状态，计算出下一步
render(): 绘制游戏的画面（渲染）

下面，先做简单的实现，为了简单，我们的游戏角色先用一个圆形表示：

1、构造方法的实现

Game::Game() : _window(sf::VideoMode(800, 600),"02_Game_Archi"),
_player(150) {
    _player.setFillColor(sf::Color::Blue);
    _player.setPosition(10, 20);
}

2、Game.run() 隐藏了 main 里面的循环体

void Game::run() {
    while (_window.isOpen()) {
        processEvents();
        update();
        render();
    }
}

3、processEvents() 用于处理用户的输入，这里它只是简单地通过轮询从上一帧到现在的事件。例如点击按钮或者按下键盘按键，我们这里就只检查用户按下窗口的关闭按钮以及 ESC 键，然后窗口就会关闭。

void Game::processEvents() {
    sf::Event event;
    while (_window.pollEvent(event)) {
        if ((event.type == sf::Event::Closed)
          || ((event.type == sf::Event::KeyPressed) && (event.key.code == sf::Keyboard::Escape))) {
            _window.close();
        }
    }
}

4、update() 方法更新了我们的游戏逻辑。但是现在我们还没有具体的逻辑实现，后面将会加入。

1	void Game::update() {}

5、render() 负责将游戏画面渲染到屏幕上。首先默认用 sf::Color::Black 清除窗口，然后将我们的游戏对象渲染到窗口，最后在屏幕上显示出来。

void Game::render() {
    _window.clear();
    _window.draw(_player);
    _window.display();
}

运行效果跟前一节是一样的

FPS

FPS（frames per second）： 每秒的帧数，一帧就是通常指一个画面。

由于电脑硬件的不同，同一个游戏在不同电脑的运行速度很可能是不一样的。如果开发者没有注意到这个问题，可能会出现角色穿墙的情况，如 图 1 所示。

为了解决这个问题，通常有三种方案，一是动态时间步长，二是固定时间步长，三是两者一起使用。

1、动态时间步长

由于每台计算机的性能可能不一样，因此处理一帧所花费的时间也是不同的，但是现实世界中时间的流逝是一样的。因此这种方法更新的主要原理就是计算出上帧到现在所花费的时间，然后将这个时间传入到 update() 函数。

最后的绘制效果如 图 2 所示，可以看到在运行快的计算机上面用户的帧数更高，而运行较慢的计算机上帧数较低，但是完成这个过程所花费的时间是一样的。

这个过程的代码大概长这个样子：

void Game::run() {
    sf::Clock clock;
    while (_window.isOpen()) {
        processEvents();
        update(clock.restart());
        render();
    }
}

这时候，我们的 update 方法也需要做些改变：

1	void update(sf::Time deltaTime);

deltaTime 参数代表的是上次调用 update 到现在经过了多少时间

2、固定时间步长

自上一次游戏循环过去了一定量的真实时间。需要为游戏的“当前时间”模拟推进相同长度的时间，以追上玩家的时间。我们使用一系列的固定时间步长。代码大致如下：

void Game::run(int frame_per_seconds) {
    sf::Clock clock;
    sf::Time timeSinceLastUpdate = sf::Time::Zero;
    sf::Time TimePerFrame = sf::seconds(1.f/frame_per_seconds);
    while (_window.isOpen()) {
        processEvents();
        bool repaint = false;
        timeSinceLastUpdate += clock.restart();
        while (timeSinceLastUpdate > TimePerFrame) {
            timeSinceLastUpdate -= TimePerFrame;
            repaint = true;
            update(TimePerFrame);
        }
        if(repaint)
            render();
    }
}

在每帧的开始，根据过去了多少真实的时间，更新timeSinceLastUpdate。这个变量表明了游戏世界时钟比真实世界落后了多少，然后我们使用一个固定时间步长(fix time step)的内部循环进行追赶。一旦我们追上真实时间，我们就渲染然后开始新一轮循环。

3、最小时间步长

这个方法把前面两个方法结合。通过确保传入 update() 方法的时间参数不那么高使得游戏需要运行的足够快，也就是我们通过这个方法设置了最小的帧数，但是没有最大的。

就是将传入 update() 方法的时间参数不大于一个值，具体过程如图所示：

具体代码实现：

void Game::run(int minimum_frame_per_seconds)) {
    sf::Clock clock;
    sf::Time timeSinceLastUpdate;
    sf::Time TimePerFrame = sf::seconds(1.f/minimum_frame_per_seconds);
    while (_window.isOpen()) {
        processEvents();
        timeSinceLastUpdate = clock.restart();
        while (timeSinceLastUpdate > TimePerFrame) {
            timeSinceLastUpdate -= TimePerFrame;
            update(TimePerFrame);
        }
        update(timeSinceLastUpdate);
        render();
    }
}

在每一帧中，update() 方法都被调用，但是我们确保了传入参数不会太大。

下一节将会学习如何移动我们的角色😃。

文章目录

Game类

FPS

1、动态时间步长

2、固定时间步长

3、最小时间步长