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談?dòng)螒驙顟B(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 探討狀態(tài)機(jī)的擴(kuò)展性和易用性

發(fā)布時(shí)間：2024-03-08 15:38:17 瀏覽量：156次

前言：

游戲編程中對(duì)狀態(tài)機(jī)的理解和應(yīng)用，是體現(xiàn)程序員是否對(duì)游戲編程入門的重要指標(biāo)。本篇文章描述狀態(tài)機(jī)的原理，以及如何實(shí)現(xiàn)。并探討狀態(tài)機(jī)的擴(kuò)展性和易用性。

什么是狀態(tài)機(jī)：

1、狀態(tài)機(jī)是通過狀態(tài)變量來描述不同狀態(tài)

2、狀態(tài)機(jī)變量是互斥的

3、狀態(tài)機(jī)的分割是狀態(tài)機(jī)好壞的標(biāo)準(zhǔn)

狀態(tài)機(jī)的好處：

1、降低整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜性

2、容易擴(kuò)展

3、容易維護(hù)

如何實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)：

1、通過不同的狀態(tài)分割邏輯

2、通過面向?qū)ο笏枷雭頂U(kuò)展和分割邏輯

狀態(tài)機(jī)簡單類型：

1、定義狀態(tài)機(jī)類型

  1. enum PlayerState{

  2. INVALID,

  3. STAND,

  4. MOVE,

  5. ATTACK,

  6. DIE

  7. };

2、實(shí)現(xiàn)更新狀態(tài)，在不同的狀態(tài)執(zhí)行不同的邏輯

  1. void Player::Update(float ts){

  2. switch(user_state_){

  3. case STAND:

  4. Stand(ts);

  5. break;

  6. case MOVE:

  7. Move(ts);

  8. break;

  9. case ATTACK:

  10. Attack(ts);

  11. break;

  12. case DIE:

  13. Die;

  14. return;

  15. default:

  16. std::cout<<"error\n";


  17. }


  18. if(hp_ <= 0){

  19. SetState(DIE);

  20. }

  21. }

3、切換狀態(tài)，在切換狀態(tài)的時(shí)候做一些事情

  1. void Player::SetState(PlayerState state){

  2. if(state == user_state_){

  3. return;

  4. }

  5. switch(state){

  6. case STAND:

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

  8. break;

  9. case MOVE:

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

  11. break;

  12. case ATTACK:

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

  14. break;

  15. case DIE:

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

  17. break;

  18. default:

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

  20. break;

  21. }

  22. user_state_ = state;

  23. }

這種狀態(tài)機(jī)小而精悍，如果在一個(gè)對(duì)象中有很多標(biāo)志量來標(biāo)記實(shí)例的狀態(tài)，這時(shí)候該考慮下通過這種小型的狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)了。但是這種狀態(tài)機(jī)如果狀態(tài)變量比較多，擴(kuò)展性并不好。并且復(fù)雜性會(huì)隨著狀態(tài)機(jī)的增多，指數(shù)型增加。整個(gè)編譯單元的代碼量也會(huì)很大，對(duì)易讀性和維護(hù)性都是負(fù)面影響。

狀態(tài)機(jī)面向?qū)ο箢愋停?/strong>

面向?qū)ο箢惖臓顟B(tài)機(jī)是一種更容易擴(kuò)展的新型狀態(tài)機(jī)，通過單間實(shí)現(xiàn)方式，使用更少的內(nèi)存，先看下整個(gè)狀態(tài)機(jī)的uml設(shè)計(jì)圖。

首先是通過接口定義通用狀態(tài)機(jī)接口，然后定義了單間的接口。這種方式統(tǒng)一讓所有的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)三個(gè)函數(shù)，這三個(gè)函數(shù)分別對(duì)應(yīng)切入狀態(tài)，在狀態(tài)中，退出狀態(tài)，需要執(zhí)行的邏輯分別放在這三個(gè)函數(shù)里執(zhí)行，通過這樣的分割，狀態(tài)很容易擴(kuò)展，也不會(huì)混亂。具體代碼實(shí)現(xiàn)，請(qǐng)看下面說面里面github的地址。

在StateManager是專門管理角色狀態(tài)的管理類，每個(gè)角色對(duì)象包含一個(gè)狀態(tài)機(jī)管理類。

總結(jié)：

狀態(tài)機(jī)的模型是非常簡單，但并不是每個(gè)人都能設(shè)計(jì)好的狀態(tài)機(jī)。因?yàn)楹玫臓顟B(tài)機(jī)不僅需要對(duì)程序的把握要比較到位，同時(shí)需要對(duì)整個(gè)業(yè)務(wù)的理解比較到位。好的狀態(tài)機(jī)使程序變的更加簡潔，易擴(kuò)展，容易查找bug，還非常穩(wěn)定。壞得狀態(tài)分割只會(huì)讓程序晦澀難懂。

說明：

1、通過兩個(gè)狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)簡單的猜數(shù)打怪獸游戲。

2、所有完整程序都可以到這個(gè)地址查看，下載，修改。

3、整個(gè)代碼都是通過C++ 完成的，編譯環(huán)境是osx 10.10 + LLVM 6.0 ， C++使用 -std=c++1y。程序?qū)懥薽akefile，所以如果在其他平臺(tái)只需要簡單修改下makefile就可以快樂的玩耍了。

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