Xcode与C++之游戏开发：创建环境 - 好文

由于历史原因，OSX 没能像 Windows 一样成为游戏玩家的首选。这也导致了大部分的游戏开发的书籍关注的是 Visual C++ 上关于 Windows
的游戏编程。由于我日常用的是 Macbook Pro，最近也想复习一下 C++ 编程，想干一些有趣的事情。

<>准备工作

在 OSX 进行 C++ 开发，首选的 IDE 自然是 Apple 自家的 Xcode。为了创建游戏窗体，使用的是一个跨平台的第三方库，Simple
DirectMedia Layer(SDL <http://www.libsdl.org>)，它负责处理创建窗体、2D 图形、音频输出、键盘输入等过程。

<>安装 SDL

我们直接使用 brew install SDL2 命令，就可以一键式的安装好 SDL。

<>创建 C++ 项目

* Create a new Xcode Project
* 接着选择 macOS 中的 Command Line Tool
* 填入项目名称等信息
* 创建好项目后，在 Build Phases 中的 Link Binary With Libraries 添加动态库
* 在 Build Settings 中设置 SDL 头文件的路径

brew 安装的默认路径（似乎是）/usr/local/Cellar

好了，这样一来，我们所需游戏环境就搭好了。

<>游戏循环

游戏需要在运行时每秒钟进行多次刷新
，这可能是游戏和其他程序最大的区别了。如果游戏以每秒60帧(FPS)运行，这就意味着游戏循环每秒完成60次迭代。游戏每秒运行这么多次的迭代，就造成了连续运动的错觉，实际上它只是定时在刷新。

游戏的每次循环迭代，都可以视为一个框架，基本上可以在宏观上划分成三个过程：

* 处理进程输入（例如键盘、鼠标，甚至是 GPS 或多人游戏时的网络用户数据等）；
* 更新游戏的世界（游戏中的各个变量，决定游戏如何进一步发展）；
* 生成输出（输出新的画面，音效等等）。
<>实现游戏骨架

有了上述的简单介绍，就可以开始开发一个基本的游戏骨架了。我们需要引入 SDL 库的头文件。我们新建一个 Game.cpp，Xcode 会默认生成
Game.hpp。

我们在 Game.hpp 中导入 SDL 的头文件：<SDL.h>：
#ifndef Game_hpp #define Game_hpp #include <SDL2/SDL.h> #endif /* Game_hpp */
<>游戏主体设计

要利用 SDL 创建一个窗体程序，我们需要引用到 SDL_Window 的指针，作为一个游戏基本过程，可以分成初始化，运行时的游戏循环，关闭游戏
这三个阶段。简而言之，创建、运行和关闭。

进一步地，根据上面对游戏循环过程的简单介绍。我们可以将游戏循环的过程划分成三个大致步骤：ProcessInput、UpdateGame、
GenerateOutput。为了判断游戏是否应该继续运行，不妨加上一个 bool 变量 mIsRunning。

C++ 作为一个支持面向对象的语言，我们可以创建一个 Game 类来完成上述设计。设计和实现可以分离出来，我们先在 Game.hpp 头文件中声明 Game
类。
// Game class class Game { public: Game(); // 初始化游戏 bool Initialize(); //
运行游戏循环直到游戏结束 void RunLoop(); // 关闭游戏 void Shutdown(); private: // 处理进程输入 void
ProcessInput(); // 更新游戏 void UpdateGame(); // 生成输出 void GenerateOutput(); // 通过
SDL 创建窗体 SDL_Window* mWindow; // 继续运行 bool mIsRunning; };
设计阶段就这样结束了，我们可以在 Game.cpp 中开始编写具体实现了。

<>骨架具体实现

Game() 作为一个简单的构造函数，只需要把 mWindow 初始化为 nullptr，mIsRunning 初始化为 true。
Game::Game() :mWindow(nullptr) ,mIsRunning(true) { }
<>初始化

Initialize 函数如果返回 true 则代表初始化成功，false 则代表创建失败。初始化时，需要先初始化 SDL 库，需要调用 SDL 库提供的
SDL_Init 函数：
// 初始化 SDL 库 int sdlResult = SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO); if (sdlResult != 0) {
SDL_Log("不能初始化 SDL: %s", SDL_GetError()); return false; }
SDL_Init 接受一个 UInt32 的标志位子系统，需要多个子系统，只需要使用 |(OR)运算联系起来，具体的子系统列表见API 文档
<https://wiki.libsdl.org/SDL_Init#Remarks>。这是初始化的是视频子系统。SDL_Init 初始化成功时返回 0
，失败时返回负错误代码。出错时可以调用SDL_GetError() 来获取更多的信息。SDL_Log 和 printf 类似，把信息输出到控制台。

如果 SDL 库初始化成功，接下来就是用 SDL_CreateWindow 函数来创建窗体。
// 创建 SDL 窗体 mWindow = SDL_CreateWindow( "游戏环境的搭建", // 标题 100, // 窗体左上角的 x 坐标
100, // 窗体左上角的 y 坐标 1024, // 窗体宽度 768, // 窗体高度 0 // 标志位 ); if (!mWindow) {
SDL_Log("创建窗体失败: %s", SDL_GetError()); return false; }
最后的标志位可以用来控制窗体是否全屏，例如将 0 改成预置常量：SDL_WINDOW_FULLSCREEN，可以获得全屏的效果。窗体初始化的时候返回的是
SDL_Window*，因此创建失败时将是 nullptr，检查的手法和 SDL_Init 是一样的。

到了这里，初始化 SDL 和窗体都是成功的话，那么可以返回 true。
return true;
<>关闭游戏

Shutdown 和 Initialize 正好相反。由于窗体是指针类型，我们需要手动销毁：
void Game::Shutdown() { SDL_DestroyWindow(mWindow); SDL_Quit(); }
<>游戏循环

游戏循环一直迭代，直到 mIsRunning 变成 false。根据前面所说，游戏循环的过程划分成三个部分：
void Game::RunLoop() { while (mIsRunning) { ProcessInput(); UpdateGame();
GenerateOutput(); } }
<>进程输入

在任何一个桌面操作系统中，用户都可以在窗体上执行某些操作，例如移动窗体、最小化或最大化窗体(P.S.
创建窗体的时候可以通过标志位设置)，还有像关闭窗体等等。这些不同的选择用不同的事件
(events)表示。用户执行不同的操作时，程序从操作系统接收到事件，并根据事件作出不同的响应。

事件可能不止一个，SDL
维护了一个内部队列来接收保存操作系统传入的事件。当然，并不是我们需要处理所有的事件，对于用户一些无理请求，我们可以选择直接忽略。如果这些输入的代码将实现在
ProcessInput()中。

SDL_PollEvent 将在访问 SDL 内部事件队列，如果队列存在事件，将返回 true。因此，一个基本的实现就是一直调用 SDL_PollEvent
，只要它返回true：
void Game::ProcessInput() { SDL_Event event; // 有 event 在队列就一直循环 while (
SDL_PollEvent(&event)) { switch (event.type) { case SDL_QUIT: mIsRunning = false
; break; default: break; } } }
SDL 内部队列的元素类型是 SDL_Event，由于函数需要修改 event，所以需要传递元素指针（SDL 是用 C语言编写的，因此叫指针，不叫引用了）。
SDL_Event 的类型实际上是 union，在这里是 Uint32 的类型。

在这里，我们处理了 SDL_QUIT 类型的事件，现在可以实现关闭窗口了。好了，先运行一下，看看效果。

<>main 函数

要运行程序，main 作为入口是必不可少的。实现起来也很简单，初始化，然后进入游戏循环，退出游戏循环后，关闭游戏。
#include "Game.hpp" int main(int argc, const char * argv[]) { Game game; bool
success= game.Initialize(); if (success) { game.RunLoop(); } game.Shutdown();
return 0; }
编译运行（另外两个函数先定义，但留空就行），效果是这样的：

现在点击左上角的叉，可以关闭这个窗口了。

<>进程输入(续)

用户如果希望按 ESC 键退出窗体，实现的原理也是一样的。键盘的输入同样是事件，要获取键盘的状态用 SDL_GetKeyboardState
，它将返回一个包含当前键盘状态的数组指针。可以通过检查SDL_SCANCODE 的值来获取该键的状态，ESC 键就是 SDL_SCANCODE_ESCAPE。
void Game::ProcessInput() { SDL_Event event; // 有 event 在队列就一直循环 while (
SDL_PollEvent(&event)) { switch (event.type) { case SDL_QUIT: mIsRunning = false
; break; default: break; } } // 获取键盘的状态 const Uint8* state =
SDL_GetKeyboardState(NULL); // 如果按了 Esc，结束循环 if (state[SDL_SCANCODE_ESCAPE]) {
mIsRunning= false; } }
可以编译一下试试。至于后面两个函数，就暂时先搁置一下，留空处理。在编写这两个函数之前，先了解一下 2D 图形如何在游戏上工作。好了，下次继续。

<>最终

虽然很简单，但是记录一下：

下一篇：Xcode与C++之游戏开发：2D图形
<https://blog.csdn.net/guyu2019/article/details/87474735>

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