如何解决在游戏中使用状态模式
最近,我尝试用SFML创建Snake游戏。但是,我也想使用一些设计模式来养成一些良好的习惯,以备将来编程时使用-状态模式。但是-有些问题我无法解决。
为使所有内容清晰明了,我尝试制作几个菜单-一个主菜单,其他菜单,例如“选项”或类似的东西。主菜单的第一个选项将使播放器进入“播放状态”。但是随后出现了问题-我认为整个游戏应该是一个独立的模块,可以实现编程。那么,我应该如何处理程序的实际状态呢? (例如,我们将此状态称为“ MainMenu”)。
我是否应该附加一个名为“ PlayingState”的状态来代表整个游戏?我该怎么办?如何将新功能添加到单个状态?你有什么主意吗?
解决方法
例如,状态模式允许您拥有类Game
的对象,并在游戏状态更改时改变其行为,从而提供了该Game
对象已更改其类型的错觉。 / p>
例如,假设有一个具有初始菜单的游戏,如果您按下空格键可以暂停游戏。游戏暂停后,您可以按Backspace键返回到初始菜单,也可以再次按空格键继续播放:
首先,我们定义一个抽象类GameState
:
struct GameState {
virtual GameState* handleEvent(const sf::Event&) = 0;
virtual void update(sf::Time) = 0;
virtual void render() = 0;
virtual ~GameState() = default;
};
所有状态类(即MenuState
,PlayingState
,PausedState
)将公开地从该GameState
类派生。请注意,handleEvent()
返回GameState *
;这是为了提供状态之间的转换(即,如果发生转换,则为下一个状态)。
让我们暂时将重点放在Game
类上。最终,我们的目的是按照以下方式使用Game
类:
auto main() -> int {
Game game;
game.run();
}
也就是说,它基本上具有一个run()
成员函数,该成员函数在游戏结束时返回。我们定义Game
类:
class Game {
public:
Game();
void run();
private:
sf::RenderWindow window_;
MenuState menuState_;
PausedState pausedState_;
PlayingState playingState_;
GameState *currentState_; // <-- delegate to the object pointed
};
此处的关键点是currentState_
数据成员。在任何时候,currentState_
都指向游戏的三种可能状态之一(即menuState_
,pausedState_
,playingState_
)。
run()
成员函数依赖于委托;它委派给currentState_
所指向的对象:
void Game::run() {
sf::Clock clock;
while (window_.isOpen()) {
// handle user-input
sf::Event event;
while (window_.pollEvent(event)) {
GameState* nextState = currentState_->handleEvent(event);
if (nextState) // must change state?
currentState_ = nextState;
}
// update game world
auto deltaTime = clock.restart();
currentState_->update(deltaTime);
currentState_->render();
}
}
Game::run()
调用GameState::handleEvent()
,GameState::update()
和GameState::render()
成员函数,从GameState
派生的每个具体类都必须重写。也就是说,Game
没有实现用于处理事件,更新游戏状态和渲染的逻辑;它只是将这些责任委托给其数据成员GameState
所指向的currentState_
对象。通过这种委派,可以实现Game
似乎在其内部状态更改时似乎会更改其类型的错觉。
现在,回到具体状态。我们定义PausedState
类:
class PausedState: public GameState {
public:
PausedState(MenuState& menuState,PlayingState& playingState):
menuState_(menuState),playingState_(playingState) {}
GameState* handleEvent(const sf::Event&) override;
void update(sf::Time) override;
void render() override;
private:
MenuState& menuState_;
PlayingState& playingState_;
};
PlayingState::handleEvent()
必须在某个时候返回要转换为的下一个状态,这将对应于Game::menuState_
或Game::playingState_
。因此,此实现包含对MenuState
和PlayingState
对象的引用;它们将被设置为指向Game::menuState_
构造中的Game::playingState_
和PlayState
数据成员。另外,当游戏暂停时,理想情况下,我们希望以与游戏状态相对应的屏幕为起点,如下所示。
PauseState::update()
的实现包括什么都不做,游戏世界完全一样:
void PausedState::update(sf::Time) { /* do nothing */ }
PausedState::handleEvent()
仅对按下空格键或退格键的事件作出反应:
GameState* PausedState::handleEvent(const sf::Event& event) {
if (event.type == sf::Event::KeyPressed) {
if (event.key.code == sf::Keyboard::Space)
return &playingState_; // change to playing state
if (event.key.code == sf::Keyboard::Backspace) {
playingState_.reset(); // clear the play state
return &menuState_; // change to menu state
}
}
// remain in the current state
return nullptr; // no transition
}
PlayingState::reset()
用于在构建后将PlayingState
清除为其初始状态,因为我们在开始播放之前返回到初始菜单。
最后,我们定义PausedState::render()
:
void PausedState::render() {
// render the PlayingState screen
playingState_.render();
// render a whole window rectangle
// ...
// write the text "Paused"
// ...
}
首先,此成员函数呈现与播放状态相对应的屏幕。然后,在播放状态的此渲染屏幕上方,它渲染一个具有透明背景的矩形,该矩形适合整个窗口。这样,我们使屏幕变暗。在此渲染矩形的顶部,它可以渲染类似“暂停”文本的内容。
一堆状态
另一种体系结构由状态栈组成:状态堆叠在其他状态之上。例如,暂停状态将位于播放状态之上。事件从最高状态传递到最低状态,因此状态也被更新。从底部到顶部执行渲染。
可以将这种变体视为上述情况的概括,因为作为特殊情况,您总是可以拥有仅由一个状态对象组成的堆栈,并且这种情况将与普通的状态模式相对应。
如果您有兴趣了解有关此其他体系结构的更多信息,建议阅读本书SFML Game Development的第五章。
,对于您的设计,我认为您可以为不同的状态使用增量循环:
简单的例子:
// main loop
while (window.isOpen()) {
// I tink you can simplify this "if tree"
if (state == "MainMenu")
state = run_main_menu(/* args */);
else if (state == "Play")
state = run_game(/* args */);
// Other state here
else
// error state unknow
// exit the app
}
游戏运行时:
state run_game(/* args */)
{
// loading texture,sprite,...
// or they was passe in args
while (window.isOpen()) {
while (window.pollEvent(event)) {
// checking event for your game
}
// maybe modifying the state
// Display your game
// Going to the end game menu if the player win/loose
if (state == "End")
return run_end_menu(/* args */);
// returning the new state,certainly MainMenu
else if (state != "Play")
return state;
}
}
您有一个主菜单和一个游戏,默认状态为"MainMenu"
。
进入主菜单后,单击播放按钮,然后状态返回"Play"
,然后返回主循环。
状态为"Play"
,因此您可以进入游戏菜单并开始游戏。
游戏结束时,您将状态更改为"EndGame"
,然后从游戏菜单移至结束菜单。
结束菜单返回要显示的新菜单,因此您返回主循环并检查每个可用菜单。
通过这种设计,您可以添加新菜单而无需更改整个体系结构。
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