游戏状态机的设计与实现

Posted 2020-09-14 lytwajue

前言：
     游戏编程中对状态机的理解和应用，是体现程序猿是否对游戏编程入门的重要指标。本篇文章描写叙述状态机的原理，以及怎样实现。并探讨状态机的扩展性和易用性。

什么是状态机：
     1、状态机是通过状态变量来描写叙述不同状态
     2、状态机变量是相互排斥的
     3、状态机的切割是状态机好坏的标准

状态机的优点：
     1、减少整个系统的复杂性
     2、easy扩展
     3、easy维护

怎样实现状态机：
     1、通过不同的状态切割逻辑
     2、通过面向对象思想来扩展和切割逻辑

状态机简单类型：

1、定义状态机类型

enum PlayerState{
    INVALID,
    STAND,
    MOVE,
    ATTACK,
    DIE
};

2、实现更新状态，在不同的状态运行不同的逻辑

void Player::Update(float ts){
    switch(user_state_){
        case STAND:
            Stand(ts);
            break;
        case MOVE:
            Move(ts);
            break;
        case ATTACK:
            Attack(ts);
            break;
        case DIE:
            Die();
            return;
        default:
            std::cout<<"error\n";

    }

    if(hp_ <= 0){
        SetState(DIE);
    }
}

3、切换状态。在切换状态的时候做一些事情

void Player::SetState(PlayerState state){
    if(state == user_state_){
        return;
    }
    switch(state){
        case STAND:
            std::cout << "----begin stand--------\n";
            break;
        case MOVE:
            std::cout << "----begin move--------\n";
            break;
        case ATTACK:
            std::cout << "----begin attack--------\n";
            break;
        case DIE:
            std::cout << "----begin die--------\n";
            break;
        default:
            std::cout <<"the state is error";
            break;
    }
    user_state_ = state;
}

     这样的状态机小而精悍，假设在一个对象中有非常多标志量来标记实例的状态。这时候该考虑下通过这样的小型的状态机来实现了。可是这样的状态机假设状态变量比較多。扩展性并不好。而且复杂性会随着状态机的增多，指数型添加。整个编译单元的代码量也会非常大，对易读性和维护性都是负面影响。

状态机面向对象类型：
     面向对象类的状态机是一种更easy扩展的新型状态机。通过单间实现方式。使用更少的内存，先看下整个状态机的uml设计图。

  首先是通过接口定义通用状态机接口。然后定义了单间的接口。这样的方式统一让全部的状态实现三个函数，这三个函数分别相应切入状态，在状态中，退出状态。须要运行的逻辑分别放在这三个函数里运行，通过这样的切割，状态非常easy扩展，也不会混乱。

详细代码实现，请看以下说面里面github的地址。

     在StateManager是专门管理角色状态的管理类，每一个角色对象包括一个状态机管理类。

总结：

     状态机的模型是非常简单，但并非每一个人都能设计好的状态机。由于好的状态机不仅须要对程序的把握要比較到位，同一时候须要对整个业务的理解比較到位。

好的状态机使程序变的更加简洁。易扩展，easy查找bug，还非常稳定。坏得状态切割仅仅会让程序晦涩难懂。

说明：

1、通过两个状态机实现了两个简单的猜数打怪兽游戏。

2、全部完整程序都能够到这个地址查看。下载，改动。

3、整个代码都是通过C++ 完毕的，编译环境是osx 10.10 + LLVM 6.0 ， C++使用 -std=c++1y。

程序写了makefile。所以假设在其它平台仅仅须要简单改动下makefile就能够快乐的玩耍了。