游戏编程算法与技巧-读书笔记（一）

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多线程下的游戏循环

假定对每个游戏来讲，渲染整个场景需要30ms,它还需要额外的20ms去更新游戏世界。如果这些都在同一个线程执行，每帧将耗时50ms,最终导致降低帧率–20FPS，这是不可接受的。但如果渲染和更新逻辑同步执行，每帧只要30ms，30FPS的目标就可以完成。
主线程必须区里所有输入、更新游戏世界、处理所有图形以外的输出。它必须提交相关数据给第二条线程，那么第二条线程就可以渲染所有图像。渲染线程绘制的时候，主线程该干什么？让渲染线程比主线程慢一帧。

增量时间的出现，避免了固定帧率导致固定循环次数运行在不同设备上的出现的Bug

输入延迟，第二帧按下。在多线程游戏循环下，输入直到第三帧才开始处理，图形要到第4帧结束之后才能看到，如图所示。
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C++中的钻石问题与解决方案

菱形继承
虽然有很多解决方案，但是通常要尽量避免，除非有很好的理由这么做。
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class Tiger : virtual public Animal { /* ... */ };
class Lion : virtual public Animal { /* ... */ }

这种写法在当有类C同时继承这两种之后就不会出现两个Animal类对象了

真实时间和游戏时间-子弹时间，一盘篮球游戏的时间

##游戏循环中的游戏对象

一个基础的游戏对象GameObject

任何游戏对象公有的功能，不管什么对象类型，都应该放在基类里。这样就可以声明两个接口，一个是Drawable对象，一个是Updateable对象。

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interface Drawable
    function Draw()
end

Updateable
    function Update(float deltaTime)
end

就可以这两个接口和一个基类来表示3种游戏对象
只更新的对象

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class UGameObject inherits GameObject,implements Updateable

只渲染的对象

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class DGameObject inherits GameObject,implements Drawable

更新且绘制的游戏对象

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class DUGameObject inherits UGameObject,implements Drawable

这里没有直接继承DGameObject 和 UGameObject就是避免了钻石问题

实现这三种对象之后，把它们整合在游戏循环中是很简单的。GameWorld类拥有两个列表,分别在游戏世界中管理Updateable对象和Drawable对象

强制锁定30FPS的帧率 将targetFrameTime = 33.3f

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targetFrameTime = 33.3f
while game is running
      realDeltaTime = time since last frame
      gameDeltaTime = realDeltaTime * gameTimeFactor
      
      //处理输入
      ...
      update game world with gameDeltaTime
      
      //渲染输出
      ...
      
      while(time spent this frame < targetFrameTime)
        
        ...
      loop
loop

2D渲染基础

对于屏幕撕裂
喷枪在屏幕上绘制到一半时，刚好游戏循环到了”generater outputs”阶段。它开始为新的一帧往像素缓冲区写像素时，CRT还在上一帧的绘制过程中。

一个解决方案就是同步游戏循环，等到场消隐期在开始渲染。这样会消除分裂图像的问题，但是它限制了游戏循环的间隔，只有场消隐期间才能进行渲染，对于现在的游戏来说是不行的。

另一个解决方案叫作双缓冲技术。双缓冲技术里，有两块像素缓冲区。游戏交替地绘制在这两块缓冲区里。在一帧内，游戏循环可能将颜色写入缓冲区A，而CRT正在显示缓冲区B。到了下一帧CRT显示缓冲区A，而游戏循环写入缓冲区B。由于CRT和游戏循环都在使用不同的缓冲区，所以没有CRT绘制不完整的风险。

缓冲区交换要放在场消隐期进行。

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function RenderWorld()
    // 绘制游戏世界中所有对象
    ...
    wait for VBLANK
    swap color buffers
end

绘制精灵的算法
绘制方式先画背景色后画角色。这就像画家在画布上画画一样，也因为这样，这个算法叫做画家算法。在画家算法中，所有精灵是从后往前排序的，如下图所示。当它绘制场景时预先排好序的场景可以直接遍历渲染，得到正确的结果。
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画家算法也可以运用在3D环境下，但它有很多缺陷。而在2D场景中，画家算法工作得很好。

为了保证动画的连续性，帧率最少要达到24FPS

用一组图片去表示一个角色所有状态，一个有走动和跑步的角色，每个用10帧表示，总共用了20张图片。顺序存储也就是0-9帧表示走路,10-19帧表示跑步
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AnimatedSprite 要能够跟踪当前的动画数量，知道当前帧属于哪一个动画及当前动画需要用到多长时间，FPS也作为成员变量被存储了。可以通过修改FPS来让动画动态加速或减速。角色获得加速效果，让角色跑动的快一点

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class AnimatedSprite inherits Sprite
    //所有动画数据
    AnimData animData
    //当前运行中的动画
    int animNum
    //当前帧播放了多长时间
    int frameNum
    //
    float frameTime
    float animFPS = 24.0f
    
    function Initialize(AnimData myData,int startingAnimNum)
    function UpdateAnim(float deltaTime)
    function ChangeAnim(int num)
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