我的C++游戏架构

Question

我是一名经验丰富的程序员，但在C++的面向对象架构和设计方面仍然比较新手。我大部分的经验都来自C#和Java。最近，我尝试用C++编写一个简单的游戏引擎。我使用SDL进行图形处理。在这篇文章中，我想讨论我的架构，并获得一些反馈意见。特别是，我遇到了一个设计问题，希望能得到一些帮助。以下是我的疑问：

• 在我的主函数中，我初始化了所有用于绘制屏幕等的SDL内容。
• 然后我实例化了所有我打算使用的对象：地板、墙壁、玩家等。
• 接下来我开始主循环。这个循环执行每个对象的移动、碰撞检测和碰撞处理函数，并重新绘制它们。
• 主循环一直运行，直到应用程序退出，每次迭代绘制一帧。

我的问题是：我尝试做一种接口式的设计。它包括一系列抽象基类，允许每个对象实现某种行为。例如，如果我想让一个对象可移动，它就必须从可移动基类派生，该基类包含一个名为move()的虚函数和一些位置坐标。如果我希望它可以发生碰撞，那么该对象将从可碰撞抽象类继承，该类包含名为checkCollision()和handleCollision()的虚函数以及一个碰撞框成员变量。像玩家这样的对象从这两个基类以及其他几个基类继承。

只要是在主循环中手动进行的操作都可以很好地工作。我可以只说：

player.move();
player.checkCollision();
player.handleCollision();
player.draw(). 

这没问题。但是我希望能够在主循环中拥有一个通用对象的向量或数组，并像这样执行：

for each object in vector
    if object is of type movable
        object.move();
    if object is of type collidable
        object.checkCollision();

我原本以为可以通过动态转换来实现这个，但是我真的没有想到任何方法。我尝试将它们存储为void指针，但这并不像我想要的那样工作。我一直在阅读有关游戏对象-组件架构的内容，可能会尝试一下，但我真的很想挽救我已经写过的内容。我认为这是一个很好的学习机会。如果有人有什么想法，我会非常感激。我的架构与其他简单的游戏引擎设计相比如何？我的接口架构是否合理或完全错误？

- shwoseph

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Jonathan所说的是动态转换的一个合理替代方案。您可以通过为每个对象提供一个enroll方法（或任何您喜欢的名称）并向其中传递包含这些单独列表的对象注册表来使其“更好”。例如，如果您有一个FlyingSaucer类，则其.enroll(Registry r)方法将调用r.add((Movable) this)和r.add((Collidable) this)，将FlyingSaucer添加到可移动对象列表和可碰撞对象列表中。确保对象永远不会被部分删除的业务逻辑可以隐藏在Registry::add中。 - user824425

你可以使用 typeid 运算符，http://en.wikipedia.org/wiki/Typeid - Dims

我认为在已有虚函数的情况下，RTTI是不可避免的。 - Dims

@Dims：你真的需要完整的RTTI来处理虚函数表吗？而且，如果你给所有类都添加无操作方法，不仅会破坏接口类的概念，还会引入表达式问题。 - user824425

@Dims：你关于需要一些C ++的RTTI是正确的；我忘记了多重继承 ;) - user824425

Answer 1

如果您从事C++编程，可以尝试使用SFML，它比SDL更快。如果您熟悉OpenGL，也可以使用它。
针对您的问题：

class Entity {
     //constructor and other stuff
     void virtual exec() =0; ///<= pure virtual method
};

class Movable : Entity {
    void move(); //do somthing
    void exec() {move();};
};

class Collidable : Entity {
   void col(); //do your job
   void exec(){col();};
};

std::vector<Entity*> e_v;
///push some instance
for (Entity* e : e_v)
   e->exec();

- Krozark

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在C++中，std::vector<Entity>不能胜任此工作，因为无论您放入什么类型，它都会被切片成Entity。 - Mark B

抱歉，我忘记了“*”。vector<Entity*>。 - Krozark

使用C++11甚至TR1或boost的智能指针，许多情况下都不再推荐使用裸指针。我更愿意使用std::vector<std::unique_ptr<Entity>>。 - Lukas

Answer 2

使用模板方法模式和基类中的非抽象空虚拟函数怎么样？

class Entity
{
    void update()
    {
        move();
        checkCollision();
    }

    virtual void move() {}
    virtual void checkCollision() {}
};

class Movable : public virtual Entity
{
    virtual void move() {}   // Stuff
};

class Collidable : public virtual Entity
{
    virtual void checkCollision() {}   // Stuff
};

- Mark B

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我喜欢虚拟继承的解决方案。我甚至没有意识到有这样的东西。我一直在尝试类似的方法，但遇到了菱形继承问题。 - shwoseph

在游戏开发中，死亡菱形问题已经通过不使用面向对象编程（OOP）的方式解决。尝试搜索“属性中心”或“组件化”架构。 - user1596212