C++ 应用程序中的状态模式

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引言

当一个对象的行为需要根据其状态的改变而改变时，状态模式就非常有用。本文的目的是提供一个状态模式的实际应用示例。在这个例子中，状态模式被应用于一个小型的游戏框架。

在过去的一年中，我编写了一些小型 DirectX 游戏。我遇到的一个问题是游戏状态之间的转换。例如，当游戏开始时，我通常会显示一个介绍页面，其中包含一个显示游戏选项的菜单。然后，根据用户的选择，我需要启动游戏、显示最高分数或其他内容。我通过将所有这些选择视为不同的状态来解决了这个问题。

下面是一个展示我基于状态模式构建的游戏逻辑的图表。

在应用程序类 (CStatePattern_GameApp) 中，有一个名为 Run() 的函数，它提供了一个默认的消息循环。基本上，这个函数会更新游戏，然后处理所有其他消息。Update 函数只是简单地请求视图渲染当前帧。

为了避免开销，DoFrame 函数会根据帧率检查是否需要重绘内容。我不会过多地详细介绍帧率方面的内容，因为这并不是我文章的重点。但如果您感兴趣，所有与帧率相关aneous的代码都位于 CStatePattern_GameView 类中。

让我们回到状态模式。在下一节中，我将解释调用 DoFrame 函数时会发生什么。该函数主要有两个部分。首先完成的是游戏更新。通常，这就是您会更新当前状态下的所有游戏对象（例如飞船位置、碰撞检测等）的地方。

	m_GameManager.Update();

第二部分是游戏渲染。

	m_GameManager.Draw(pDC /* device context */ );

游戏管理器持有一个指向 CGameState 对象的指针。因此，当我们调用 CGameManager 对象的 Update 函数时，它将简单地把调用转发给当前状态对象。

	 m_pGameState->Update(this);

这个调用代表了状态模式的重要组成部分。如您所见，我们正在调用当前状态对象的 Update 函数，同时也将指向自身的指针作为参数传递。这样做的原因是，在执行完特定于状态的工作后，当前状态对象的 Update 函数将能够改变游戏的当前状态。

理解一个重要的点是，CGameManager 对象对游戏一无所知。正是 CGameState 的子类定义了游戏的逻辑以及游戏进行过程中的每个状态转换。

上面的声明非常重要。例如，假设在我们的游戏中，当用户按下空格键时，飞船会开火。基本上，CStatePattern_GameView 会收到一个键盘事件。视图会简单地将事件转发给游戏管理器。游戏管理器不了解任何游戏逻辑，因此它会将此事件转发给当前的状态对象。如果 PlayState 是当前状态，那么该状态的 KeyEvent 函数将检查按下的是哪个键。在这种情况下，它将开火。如果当前状态是 IntroductionState，那么该事件可能会产生完全不同的效果。

过渡

状态转换是该模式的另一个重要组成部分。

例如，CPlayState 的 Update 函数可能会检查玩家是否还有剩余的飞船。如果没有，该函数将像这样调用 CGameManager 的 ChangeState 函数：

pGameManager->ChangeState(CGameOverState::Instance() /* singleton pattern */);

状态不是由游戏管理器改变的，而是由状态本身改变的。

上面的声明可能看起来很奇怪，但仔细想想，这只是逻辑。假设玩家在介绍页面时需要按 F1 来开始游戏。介绍页面知道当用户按下 F1 时该做什么。在这种情况下，它会通知游戏管理器将当前状态更改为 PlayState。

演示项目

在我的演示项目中，我只是演示了一些状态转换。游戏开始时，我们处于介绍状态。该状态将等待用户按下某个键。根据按下的键，介绍状态将更改 CGameManager 的状态。F1 将切换到 CPlayState，F2 将切换到 CHighScoreState。

在我的演示项目中，我进行了一些 TRACE 调用，以向您展示每次转换的详细信息。

许可证

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