从零开始：用C++打造你的游戏引擎
大家好！今天我要带领大家踏上一段激动人心的旅程：用C++开发一个简单的2D游戏引擎。别被"游戏引擎"这个词吓到，我会用最简单的方式，一步步带大家实现一个基础但功能完整的游戏引擎。通过这个项目，你不仅能深入理解C++的核心概念，还能体验游戏开发的乐趣！
游戏引擎的基本架构
一个基础的游戏引擎通常包含以下核心组件：
渲染系统 输入处理 游戏循环 物理系统 资源管理
让我们从最基础的部分开始构建。
第一步：创建游戏窗口
我们使用SDL2库来创建窗口，这是最基础的部分：
// Engine.h
#include <SDL2/SDL.h>
#include <string>
class Engine {
private:
SDL_Window* window;
SDL_Renderer* renderer;
bool running;
public:
Engine(conststd::string& title, int width, int height);
~Engine();
void run();
void handleEvents();
void update();
void render();
};
// Engine.cpp
Engine::Engine(conststd::string& title, int width, int height) {
if (SDL_Init(SDL_INIT_EVERYTHING) != 0) {
throwstd::runtime_error("SDL初始化失败");
}
window = SDL_CreateWindow(
title.c_str(),
SDL_WINDOWPOS_CENTERED,
SDL_WINDOWPOS_CENTERED,
width, height,
SDL_WINDOW_SHOWN
);
renderer = SDL_CreateRenderer(window, -1, SDL_RENDERER_ACCELERATED);
running = true;
}
游戏循环的实现
游戏循环是引擎的心脏，它控制着游戏的节奏：
void Engine::run() {
constint FPS = 60;
constint frameDelay = 1000 / FPS;
Uint32 frameStart;
int frameTime;
while (running) {
frameStart = SDL_GetTicks();
handleEvents(); // 处理输入
update(); // 更新游戏状态
render(); // 渲染画面
frameTime = SDL_GetTicks() - frameStart;
if (frameDelay > frameTime) {
SDL_Delay(frameDelay - frameTime);
}
}
}
小贴士：固定的帧率对游戏体验很重要，它能确保游戏在不同性能的设备上运行速度一致。
实现简单的精灵系统
游戏中的角色和物体都是精灵（Sprite）：
class Sprite {
private:
SDL_Texture* texture;
SDL_Rect srcRect, destRect;
Vector2D position;
public:
Sprite(constchar* texturePath, SDL_Renderer* ren) {
SDL_Surface* surface = IMG_Load(texturePath);
texture = SDL_CreateTextureFromSurface(ren, surface);
SDL_FreeSurface(surface);
}
void setPosition(float x, float y) {
position.x = x;
position.y = y;
destRect.x = static_cast<int>(x);
destRect.y = static_cast<int>(y);
}
void render(SDL_Renderer* ren) {
SDL_RenderCopy(ren, texture, &srcRect, &destRect);
}
};
添加简单的物理系统
实现基础的碰撞检测：
struct CollisionBox {
float x, y, width, height;
bool intersects(const CollisionBox& other) const {
return (x < other.x + other.width &&
x + width > other.x &&
y < other.y + other.height &&
y + height > other.y);
}
};
class PhysicsSystem {
private:
std::vector<CollisionBox*> colliders;
public:
void addCollider(CollisionBox* box) {
colliders.push_back(box);
}
void checkCollisions() {
for (size_t i = 0; i < colliders.size(); i++) {
for (size_t j = i + 1; j < colliders.size(); j++) {
if (colliders[i]->intersects(*colliders[j])) {
// 处理碰撞
handleCollision(colliders[i], colliders[j]);
}
}
}
}
};
资源管理系统
使用单例模式实现资源管理器：
class ResourceManager {
private:
static ResourceManager* instance;
std::map<std::string, SDL_Texture*> textures;
ResourceManager() {}
public:
static ResourceManager* getInstance() {
if (instance == nullptr) {
instance = new ResourceManager();
}
return instance;
}
SDL_Texture* loadTexture(const std::string& path, SDL_Renderer* renderer) {
if (textures.find(path) != textures.end()) {
return textures[path];
}
SDL_Texture* texture = IMG_LoadTexture(renderer, path.c_str());
textures[path] = texture;
return texture;
}
};
输入系统
处理键盘和鼠标输入：
class InputManager {
private:
const Uint8* keyState;
int mouseX, mouseY;
bool mouseButtons[3];
public:
void update() {
keyState = SDL_GetKeyboardState(nullptr);
int buttons = SDL_GetMouseState(&mouseX, &mouseY);
mouseButtons[0] = buttons & SDL_BUTTON(1); // 左键
mouseButtons[1] = buttons & SDL_BUTTON(2); // 中键
mouseButtons[2] = buttons & SDL_BUTTON(3); // 右键
}
bool isKeyPressed(SDL_Scancode key) {
return keyState[key];
}
};
实现简单的场景管理
class Scene {
public:
virtual void update() = 0;
virtual void render() = 0;
};
class SceneManager {
private:
std::vector<Scene*> scenes;
Scene* currentScene;
public:
void addScene(Scene* scene) {
scenes.push_back(scene);
}
void setCurrentScene(int index) {
if (index < scenes.size()) {
currentScene = scenes[index];
}
}
};
实战练习：创建一个简单的游戏
让我们用这个引擎创建一个简单的游戏：
class Game : public Scene {
private:
Sprite* player;
std::vector<Sprite*> enemies;
public:
Game(SDL_Renderer* renderer) {
player = new Sprite("player.png", renderer);
// 初始化其他游戏对象
}
void update() override {
// 更新游戏逻辑
player->update();
for (auto enemy : enemies) {
enemy->update();
}
}
void render() override {
player->render();
for (auto enemy : enemies) {
enemy->render();
}
}
};
总结与进阶建议
我们已经完成了一个基础游戏引擎的核心功能：
窗口创建和渲染 游戏循环 精灵系统 简单物理系统 资源管理 输入处理 场景管理
进阶建议：
添加音频系统 实现粒子系统 添加UI系统 优化物理引擎 实现动画系统
练习题：
为引擎添加简单的音效系统 实现一个计分板UI 添加简单的粒子效果
记住，游戏引擎开发是一个循序渐进的过程。建议你先用这个基础引擎制作一些简单的2D游戏，在实践中发现需求，再逐步扩展功能。
下一篇文章，我们将深入探讨如何为这个引擎添加更多高级特性，敬请期待！
