这是 FPS 独立游戏循环的良好实现吗？

Posted 2023-03-10

【中文标题】这是 FPS 独立游戏循环的良好实现吗？

【英文标题】：Is this a good implementation of a FPS independant game loop?

【发布时间】：2010-10-18 16:05:21

【问题描述】：

我目前有一些接近于以下实现的 FPS 独立游戏循环，用于基于物理的游戏。它在我测试过的几乎每台计算机上都运行良好，在帧速率下降时保持游戏速度一致。但是，我将移植到嵌入式设备，这可能会在视频方面更加困难，我想知道它是否仍然会减少芥末。

编辑：

对于这个问题，假设 msecs() 返回程序运行的毫秒数。不同平台上毫秒的实现是不同的。这个循环也在不同的平台上以不同的方式运行。

#define MSECS_PER_STEP 20
int stepCount, stepSize;  // these are not globals in the real source

void loop() 
    int i,j;
    int iterations =0;
    static int accumulator; // the accumulator holds extra msecs
    static int lastMsec;
    int deltatime = msec() - lastMsec;
    lastMsec = msec();

    // deltatime should be the time since the last call to loop
    if (deltatime != 0) 
        // iterations determines the number of steps which are needed
        iterations = deltatime/MSECS_PER_STEP;

        // save any left over millisecs in the accumulator
        accumulator += deltatime%MSECS_PER_STEP;
    
    // when the accumulator has gained enough msecs for a step...
    while (accumulator >= MSECS_PER_STEP) 
        iterations++;
        accumulator -= MSECS_PER_STEP;
    
    handleInput(); // gathers user input from an event queue
    for (j=0; j<iterations; j++) 
        // here step count is a way of taking a more granular step 
        // without effecting the overall speed of the simulation (step size)
        for (i=0; i<stepCount; i++) 
            doStep(stepSize/(float) stepCount); // forwards the sim
        
    

【问题讨论】：

我知道我可能不应该将时间的东西存储在整数中，但这并不是我在这里真正要问的

【参考方案1】：

我只有几个 cmets。首先是你没有足够的cmets。有些地方不清楚您要做什么，因此很难说是否有更好的方法可以做到这一点，但我会在遇到这些问题时指出这些。首先，虽然：

#define MSECS_PER_STEP 20
int stepCount, stepSize;  // these are not globals in the real source

void loop() 
    int i,j;
    int iterations =0;

    static int accumulator; // the accumulator holds extra msecs
    static int lastMsec;

这些没有被初始化为任何东西。可能出现为 0，但您应该初始化它们。此外，与其将它们声明为静态，不如考虑将它们放入一个结构中，然后通过引用传递给 loop。

    int deltatime = msec() - lastMsec;

由于lastMsec 没有（已初始化并且可能为 0），这可能一开始是一个大增量。

    lastMsec = msec();

这一行和最后一行一样，调用msec。这可能意味着“当前时间”，并且这些调用足够接近以至于两个调用的返回值可能相同，这可能也是您所期望的，但是您仍然调用了该函数两次。您应该将这些行更改为 int now = msec(); int deltatime = now - lastMsec; lastMsec = now; 以避免两次调用此函数。当前时间获取函数的开销通常比您想象的要高得多。

    if (deltatime != 0) 
        iterations = deltatime/MSECS_PER_STEP;
        accumulator += deltatime%MSECS_PER_STEP;
    

您应该在此处发表评论，说明这是做什么的，以及上面的评论 这说明了变量的含义。

    while (accumulator >= MSECS_PER_STEP) 
        iterations++;
        accumulator -= MSECS_PER_STEP;
    

这个循环需要注释。它也不需要在那里。看来它可以替换为iterations += accumulator/MSECS_PER_STEP;accumulator %= MSECS_PER_STEP;。与任何具有硬件除法的机器上的循环相比，除法和模数应该在更短且更一致的时间内运行（很多机器都这样做）。

    handleInput(); // gathers user input from an event queue

    for (j=0; j<iterations; j++) 
        for (i=0; i<stepCount; i++) 
            doStep(stepSize/(float) stepCount); // forwards the sim
        
    

在独立于输入的循环中执行步骤，如果游戏执行缓慢并落后，则会导致游戏无响应。至少看起来，如果游戏落后于所有输入，则所有输入将开始堆积并一起执行，并且所有游戏内时间都将一并流逝。这是一种不太优雅的失败方式。

另外，我可以猜到j 循环（外循环）是什么意思，但内循环我不太清楚。还有，传递给doStep 函数的值——这是什么意思。

这是最后一个花括号。我觉得它看起来很孤独。

我不知道调用您的 loop 函数时会发生什么，这可能超出您的控制范围，这可能会决定该函数的作用和外观，但如果不是，我希望您将重新考虑结构。我相信更好的方法是拥有一个重复调用但当时只有一个事件的函数（在相对较短的时间内定期发布）。这些事件可以是用户输入事件或定时器事件。用户输入事件只是设置了对下一个计时器事件作出反应。 （当你没有任何事件来处理你的睡眠时）

您应该始终假设每个计时器事件在同一时间处理，即使如果处理落后，这里可能会出现一些偏差。您可能会注意到这里的主要奇怪之处是，如果游戏在处理计时器事件时落后，然后又赶上来，那么游戏中的时间可能会变慢（低于实时），然后加快（到实时），并且然后放慢速度（到实时）。

处理这个问题的方法包括一次只允许一个计时器事件在事件队列中，这会导致时间看起来变慢（低于实时）然后加速（回到实时）而没有超速区间。

另一种方法，在功能上与您所拥有的类似，是处理每个计时器事件的最后一步是将下一个计时器事件排队（请注意，其他人不应发送计时器事件除了对于第一个，如果这是您选择实现游戏的方式）。这意味着取消定时器事件之间的常规时间间隔，并限制程序休眠的能力，因为至少每次检查事件队列时都会有一个定时器事件要处理。

【讨论】：

绝妙的答案 - 这里有很多值得深思的地方。我会添加一些cmets。