非典型2D游戏引擎 Orx 源码阅读笔记(6) C语言实现的面向对象
write by 九天雁翎(JTianLing) -- www.jtianling.com
这一节，看的是我感觉Orx实现的最为"有技术"的部分了，C语言实现面向的技术，在SDL的源码
中看到过一种方法，Orx实现的是另外一种，相对来说可以支撑更加复杂和灵活的结构。
在SDL中，用一个结构中的函数指针的替换来实现了面向对象的效果。在Orx中则是一种类似大量需要最基础基类的面向对象语言一样，提供了所有对象的基类（结构）orxSTRUCTURE，其他结构需要"继承"（其实在Orx是包含orxSTRUCTURE）自这个结构，然后在使用时，可以在获取orxSTRUCTURE指针的情况下获得真正的"子类"对象指针，并且使用。虽然说是一种模拟面向对象的技术，其实也有些像handle的技术。
在Orx中大量的结构都是在这个框架之下的。
下面是Structure的ID列表，下面这些都是属于Orx“面向对象体系”的一部分。
/*
* Structure IDs
*/
typedef
enum
__orxSTRUCTURE_ID_t
{
/*
*** Following structures can be linked to objects ***
*/
orxSTRUCTURE_ID_ANIMPOINTER = 0
,
orxSTRUCTURE_ID_BODY,
orxSTRUCTURE_ID_CLOCK,
orxSTRUCTURE_ID_FRAME,
orxSTRUCTURE_ID_FXPOINTER,
orxSTRUCTURE_ID_GRAPHIC,
orxSTRUCTURE_ID_SHADERPOINTER,
orxSTRUCTURE_ID_SOUNDPOINTER,
orxSTRUCTURE_ID_SPAWNER,
orxSTRUCTURE_ID_LINKABLE_NUMBER,
/*
*** Below this point, structures can not be linked to objects ***
*/
orxSTRUCTURE_ID_ANIM = orxSTRUCTURE_ID_LINKABLE_NUMBER,
orxSTRUCTURE_ID_ANIMSET,
orxSTRUCTURE_ID_CAMERA,
orxSTRUCTURE_ID_FONT,
orxSTRUCTURE_ID_FX,
orxSTRUCTURE_ID_OBJECT,
orxSTRUCTURE_ID_SHADER,
orxSTRUCTURE_ID_SOUND,
orxSTRUCTURE_ID_TEXT,
orxSTRUCTURE_ID_TEXTURE,
orxSTRUCTURE_ID_VIEWPORT,
orxSTRUCTURE_ID_NUMBER,
orxSTRUCTURE_ID_NONE = orxENUM_NONE
} orxSTRUCTURE_ID;
这里的对象与前面讲到的
过的module其实是有些重叠的。但是总体上，module更加偏向于实现的概念，这里的对象更加倾向于游戏中实际对应的对象，也就是更加高层一些。
共有结构：
orxSTRUCTURE这个最基础基类的结构非常简单：
/*
* Public structure (Must be first derived structure member!)
*/
typedef
struct
__orxSTRUCTURE_t
{
orxSTRUCTURE_ID eID; /*
*< Structure ID : 4
*/
orxU32 u32RefCounter; /*
*< Reference counter : 8
*/
orxU32 u32Flags; /*
*< Flags : 12
*/
orxHANDLE hStorageNode; /*
*< Internal storage node handle : 16
*/
} orxSTRUCTURE;
一个ID，一个引用计数，一个标志量，一个存储节点的HANDLE。
Handle:
typedef void * orxHANDLE;
在C中也就用做于任何类型的指针。。。。。。。。。
在同样的头文件中，还有下面这个type枚举：
/*
* Structure storage types
*/
typedef
enum
__orxSTRUCTURE_STORAGE_TYPE_t
{
orxSTRUCTURE_STORAGE_TYPE_LINKLIST = 0
,
orxSTRUCTURE_STORAGE_TYPE_TREE,
orxSTRUCTURE_STORAGE_TYPE_NUMBER,
orxSTRUCTURE_STORAGE_TYPE_NONE = orxENUM_NONE,
} orxSTRUCTURE_STORAGE_TYPE;
但是基础结构中没有表示类型的变量，而handle到底表示什么类型的变量，就是这里面的几种了，list或者tree了，这个问题见下面的实现结构部分.
这里还看不出太多的东西，下面看看内部的实现结构：
/*
**************************************************************************
* Structure declaration *
**************************************************************************
*/
/*
* Internal storage structure
*/
typedef
struct
__orxSTRUCTURE_STORAGE_t
{
orxSTRUCTURE_STORAGE_TYPE eType; /*
*< Storage type : 4
*/
orxBANK *pstNodeBank; /*
*< Associated node bank : 8
*/
orxBANK *pstStructureBank; /*
*< Associated structure bank : 12
*/
union
{
orxLINKLIST stLinkList; /*
*< Linklist : 24
*/
orxTREE stTree; /*
*< Tree : 20
*/
}; /*
*< Storage union : 24
*/
} orxSTRUCTURE_STORAGE;
/*
* Internal registration info
*/
typedef
struct
__orxSTRUCTURE_REGISTER_INFO_t
{
orxSTRUCTURE_STORAGE_TYPE eStorageType; /*
*< Structure storage type : 4
*/
orxU32 u32Size; /*
*< Structure storage size : 8
*/
orxMEMORY_TYPE eMemoryType; /*
*< Structure storage memory type : 12
*/
orxSTRUCTURE_UPDATE_FUNCTION pfnUpdate; /*
*< Structure update callbacks : 16
*/
} orxSTRUCTURE_REGISTER_INFO;
/*
* Internal storage node
*/
typedef
struct
__orxSTRUCTURE_STORAGE_NODE_t
{
union
{
orxLINKLIST_NODE stLinkListNode; /*
*< Linklist node : 12
*/
orxTREE_NODE stTreeNode; /*
*< Tree node : 16
*/
}; /*
*< Storage node union : 16
*/
orxSTRUCTURE *pstStructure; /*
*< Pointer to structure : 20
*/
orxSTRUCTURE_STORAGE_TYPE eType; /*
*< Storage type : 24
*/
} orxSTRUCTURE_STORAGE_NODE;
/*
* Static structure
*/
typedef
struct
__orxSTRUCTURE_STATIC_t
{
orxSTRUCTURE_STORAGE astStorage[orxSTRUCTURE_ID_NUMBER]; /*
*< Structure banks
*/
orxSTRUCTURE_REGISTER_INFO astInfo[orxSTRUCTURE_ID_NUMBER]; /*
*< Structure info
*/
orxU32 u32Flags; /*
*< Control flags
*/
} orxSTRUCTURE_STATIC;
/*
**************************************************************************
* Static variables *
**************************************************************************
*/
/*
* static data
*/
static
orxSTRUCTURE_STATIC sstStructure;
这里的结构就没有以前那么清晰了，以前是看到结构大概就知道实现的。
orxSTRUCTURE_STATIC
的orxSTRUCTURE_STORAGE astStorage[orxSTRUCTURE_ID_NUMBER];
用于为每个structure结构提供bank，bank还分成两种，
一种是pstNodeBank表示的节点的bank。一种是pstStructureBank是结构本身的bank。
此结构的
union
{
orxLINKLIST stLinkList; /**< Linklist : 24 */
orxTREE stTree; /**< Tree : 20 */
}; /**< Storage union : 24 */
部分很明显与
orxSTRUCTURE_STORAGE_NODE结构对应，表示的是一个orxSTRUCTURE_STORAGE_NODE结构结构的list或者tree。因为根据Orx中list/tree的使用方法。(比较奇怪，见以前的文章
）
orxSTRUCTURE_STORAGE_NODE结构的第一个成员是
union
{
orxLINKLIST_NODE stLinkListNode; /**< Linklist node : 12 */
orxTREE_NODE stTreeNode; /**< Tree node : 16 */
};
正好符合要求。
然后这个节点结构的内容还包括：
orxSTRUCTURE *pstStructure; /**< Pointer to structure : 20 */
orxSTRUCTURE_STORAGE_TYPE eType; /**< Storage type : 24 */
难道是每个结构bank分配的内存指针最后都保存在这里面吗？
假如真是这样，那与
orxSTRUCTURE_STATIC
结构成员变量orxSTRUCTURE_REGISTER_INFO不是重复吗？
因为这个结构也包含：
orxSTRUCTURE_STORAGE_TYPE eStorageType; /*
*< Structure storage type : 4
*/
orxU32 u32Size; /*
*< Structure storage size : 8
*/
这个问题暂时留着，等下面看流程的时候再来验证。
然后orxSTRUCTURE_REGISTER_INFO这个注册信息结构中还有个update函数的指针，很突出，类型是：
/*
* Structure update callback function type
*/
typedef
orxSTATUS (orxFASTCALL *orxSTRUCTURE_UPDATE_FUNCTION)(orxSTRUCTURE *_pstStructure, const
orxSTRUCTURE *_pstCaller, const
orxCLOCK_INFO *_pstClockInfo);
一个结构注册后，每次还需要进行update?
哈哈，到这里，已经解答了我的疑惑，既然module与Structure都是用于总体的管理整个Orx的结构的，为啥还需要两个这样的组织管理方式？而且很多类还是属于module,structure两个组织结构管理的？而且，上面看到Structure的列表也说了，Structure更加倾向于游戏中具体的概念，module倾向于底层实现。到了这里，再加上Orx一贯的一切自动化的思路，Structure的核心作用就很明显了！那就是管理所有需要对象的创建及update！没错，与module管理所有module的依赖，初始化，退出一样，Structure主要就是管理创建新对象及Update，这个在Orx这个非典型的游戏引擎中非常重要。在大部分游戏引擎中，我们需要手动的写主循环，然后控制主循环，并将update从主循环中一直进行下去，同时手动创建对象，但是Orx是配置驱动的，我们通过配置创建了对象，创建了一堆的东西，然后就都不管了，全丢给Orx了，Orx就是通过Structure这样的结构来统一管理的，也就是说，Structure是Orx运转的基石。同时Structure与module的更明显不同也显现出来了，Structure管理的是对象，一个Structure的"子类"可以有很多个创建出来的对象，module是管理模块，每个模块就是唯一的一个全局对象，所以需要统一的进行初始化及退出处理。
知道了这个以后，再回头来看看Structure列表，什么感觉？很熟悉啊，原来都是config中能够配置自动创建的对象！
这也是为什么Orx会费很大精力将所有配置能够创建的对象集中在这个Structure体系中管理了，无论其对象最终是什么，在Orx中都需要对通过配置其进行创建，update,所以提炼出了这个最终的基类，并且对所有对象进行统一的管理。
同时，上面遗留的问题，也有了一些思路了，既然是用于update的，那么分配出来的对象不一定就一定马上update，所有才会有orxSTRUCTURE_REGISTER_INFO与orxSTRUCTURE_STORAGE中的重复，很明显，Orx是在某个结构REGISTER（注册后）才开始update的。
基本的思路已经清晰了，下面通过流程来验证一下：
因为viewport总是需要创建的，从它入手：
首先看viewport的结构：
/*
* Viewport structure
*/
struct
__orxVIEWPORT_t
{
orxSTRUCTURE stStructure; /*
*< Public structure, first structure member : 16
*/
orxFLOAT fX; /*
*< X position (top left corner) : 20
*/
orxFLOAT fY; /*
*< Y position (top left corner) : 24
*/
orxFLOAT fWidth; /*
*< Width : 28
*/
orxFLOAT fHeight; /*
*< Height : 32
*/
orxCOLOR stBackgroundColor; /*
*< Background color : 48
*/
orxCAMERA *pstCamera; /*
*< Associated camera : 52
*/
orxTEXTURE *pstTexture; /*
*< Associated texture : 56
*/
orxSHADERPOINTER *pstShaderPointer; /*
*< Shader pointer : 60
*/
};
符合前面
Structure
注释中说明的要求，也就是第一个结构是orxSTRUCTURE
类型的成员变量。我发现Orx最喜欢利用这样的技巧，list的node也是，tree的node也是，可能iarwain最喜欢这样使用C语言吧，不过的确很有用，此时__orxVIEWPORT_t
结构对象的指针与其第一个变量stStructure
的指针位置是完全一样的，也就是说，此指针可以直接作为一个orxSTRUCTURE
来使用，使用的时候，通过orxSTRUCTURE
类型中保留的type信息，又能还原整个对象的信息，保存的时候无论多少类型这样的对象的确只需要都保存orxSTRUCTURE
结构指针就行了。
orxViewport_Create
函数中，调用orxStructure_Create并加上自己的STRUCTURE_ID来创建了viewport。
/* Creates viewport */
pstViewport = orxVIEWPORT(orxStructure_Create(orxSTRUCTURE_ID_VIEWPORT));
这个函数虽然只有一句，但是包含的信息很多，orxStructure_Create函数就像前面说的那样，利用Structure的Bank和node的bank分别为Structure和node分配缓存。分配后直接添加在orxSTRUCTURE_STORAGE的list/tree中。
前面的orxVIEWPORT类似强转，但是其实不是，因为不会如此将一个指针直接转成一个结构（非指针）了。
#define orxVIEWPORT(STRUCTURE) orxSTRUCTURE_GET_POINTER(STRUCTURE, VIEWPORT)
#define orxSTRUCTURE_GET_POINTER(STRUCTURE, TYPE) ((orx##TYPE *)_orxStructure_GetPointer(STRUCTURE, orxSTRUCTURE_ID_##TYPE))
这里的关键是另一个函数：
/*
* Gets structure pointer / debug mode
* @param[in] _pStructure Concerned structure
* @param[in] _eStructureID ID to test the structure against
* @return Valid orxSTRUCTURE, orxNULL otherwise
*/
static
orxINLINE orxSTRUCTURE *_orxStructure_GetPointer(const
void
*_pStructure, orxSTRUCTURE_ID _eStructureID)
{
orxSTRUCTURE *pstResult;
/*
Updates result
*/
pstResult = ((_pStructure != orxNULL) && (((orxSTRUCTURE *)_pStructure)->eID ^ orxSTRUCTURE_MAGIC_TAG_ACTIVE) == _eStructureID) ? (orxSTRUCTURE *)_pStructure : (orxSTRUCTURE *)orxNULL;
/*
Done!
*/
return
pstResult;
}
传进一个orxSTRUCTURE的指针（orxStructure_Create的返回值），然后传出一个新的orxSTRUCTURE结构指针，再进行强转，感觉很怪异。
因为事实上，就上面的分析，只需要提供一个orxSTRUCTURE结构的指针指向的的确是一个"子类"对象的内存，是可以直接强转使用的。
所以这里的确怪异。
从orxSTRUCTURE_MAGIC_TAG_ACTIVE这个怪异的宏定义入手：
/*
* Structure magic number
*/
#ifdef __orxDEBUG__
#define orxSTRUCTURE_MAGIC_TAG_ACTIVE
0xDEFACED0
#else
#define orxSTRUCTURE_MAGIC_TAG_ACTIVE
0x00000000
#endif
可见是为了debug准备的。并且意图是在debug的时候检验结构的eID成员变量，debug时发现此eID实际指向的是一段未分配内存（野指针时），能够返回空。
那这个0xDEFACED0
是怎么来的呢？magic嘛。。。。我也不知道，可能是作者在debug的时候特意打上去的标记，因为与主流程无关，这里不深究了。
另外，对于viewport来说，我发现在Orx中其并没有update函数，所以在一个真正的viewport创建出来的时候就先通过
eResult = orxSTRUCTURE_REGISTER(VIEWPORT, orxSTRUCTURE_STORAGE_TYPE_LINKLIST, orxMEMORY_TYPE_MAIN, orxNULL);
注册了，最后的注册的update函数是orxNULL，应该就表示不需要update了吧。
下面看一个需要update的，比如animpointer。
在
orxObject_UpdateAll
函数中
会遍历所有的object:
/* For all objects */
for(pstObject = orxOBJECT(orxStructure_GetFirst(orxSTRUCTURE_ID_OBJECT));
pstObject != orxNULL;
pstObject = orxOBJECT(orxStructure_GetNext(pstObject)))
并且，还会：
if
(pstObject->astStructure[i].pstStructure != orxNULL)
{
/*
Updates it
*/
if
(orxStructure_Update(pstObject->astStructure[i].pstStructure, pstObject, pstClockInfo) == orxSTATUS_FAILURE)
{
/*
Logs message
*/
orxDEBUG_PRINT(orxDEBUG_LEVEL_OBJECT, "Failed to update structure #
%ld
for object <
%s
>."
, i, orxObject_GetName(pstObject));
}
}
注意，这里的结构的update是pstObject
调用的。也就是说，前面配置及自动化的那么多的部分，事实上并不是直接由Orx底层的clock直接调用的，而是由object来驱动的。
这里通过遍历Structure结构中的update函数，完成了每个object里面需要update的部分的update，因为Orx的配置几乎是以object为基础的，所以这样设计非常合理。
同时，这里也真实的再现了面向对象的基础需求之一，对不同的对象使用相同的接口，并且不关心具体是哪个对象。。。。。。。这里object就不关心内部那一个Structure指针的数组变量中每个变量具体存储的真实Structure类型了，只需要用同一的update回调即可。。。。。
到了这里，Orx的主要组织结构module和Structure都看过了，底层的基础结构和模块也看过了。整体的Orx主干已经清晰了，具体的每个Structure，module是怎么实现的，暂时就不看了，需要的时候看一看就很清楚了。
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Posted By 九天雁翎 at 九天雁翎的博客 on 2010年08月06日