【V0.1B15】从零开始的2D游戏引擎开发之路

TEnGinE Version-0.1 Build-15 更新日志

发布日期： 2022-05-28 02:11

内部版本号： Version-0.1 Build-15

更新类型： 结构优化与头文件分离

变更概要

类别	内容
架构重构	绘制模块实现从头文件分离至独立源文件 `Tanxl_OpenGL_Draw.cpp`
架构重构	渲染模块全局函数封装进 `class OR` 静态方法
核心功能	DataBase 模块 `IC_Vector` 与 `Id_Vector::exac` 改为指针类型，降低连续存储压力
功能新增	主函数提供存储模块测试例程
代码优化	绘制模块移除 `Height`/`Width` 两个重复成员变量，复用 `PosA`/`PosB`
代码优化	绘制模块 `IEB` 成员移入 `mainLoop()` 局部变量
代码优化	核心功能文件统一改用 `#pragma once` 限定只编译一次

一、绘制模块（架构重构）

Tanxl_OpenGL_Draw.h 中所有内联实现迁移至新增的 Tanxl_OpenGL_Draw.cpp，头文件仅保留类声明。同时移除两个语义重复的成员变量，并移除 IEB 成员。

1.1 头文件与源文件分离

头文件从 155 行精简至 64 行，仅保留类声明与构造函数声明。

Tanxl_OpenGL_Draw.h - 类声明：

cpp 复制代码

// Build-14
class OpenGL_Draw
{
public:
    OpenGL_Draw() :HeightInt(0), Height(0), PosA(0), PosB(0), PosX(0), PosY(0), StateInfor(), WidthInt(0),
        Width(0), movex(0), movey(0), renderingProgram(0), vao() {}
    void init(GLFWwindow* window, GameStateBase* State) { /* 内联实现 */ }
    void display(GLFWwindow* window, double currentTime) { /* 内联实现 */ }
    int mainLoop(GameStateBase* State) { /* 内联实现 */ }
private:
    GLuint PosA, PosB;
    GLuint PosX, PosY;
    GLuint Height, Width;                    // ← 重复成员
    GLint StateInfor[101];
    bool Clear_Function = false;
    float movex;
    float movey;
    GLuint renderingProgram;
    GLuint vao[numVAOs];                      // ← 依赖全局常量
    int HeightInt;
    int WidthInt;
    InsertEventBase* IEB{ &InsertEventBase::GetInsertBase() }; // ← 类成员
};

// Build-15
class OpenGL_Draw
{
public:
    OpenGL_Draw();
    void init(GLFWwindow* window, GameStateBase* State);
    void display(GLFWwindow* window, double currentTime);
    void mainLoop(GameStateBase* State);   // ← 注释：绘制主循环 在此之后的一切操作都会被忽略
private:
    GLuint PosA, PosB;
    GLuint PosX, PosY;
    GLint StateInfor[101];
    bool Clear_Function = false;
    float movex;
    float movey;
    GLuint renderingProgram;
    GLuint vao[1];                          // ← 修改：直接写 1
    int HeightInt;
    int WidthInt;
    // Height/Width/IEB 均移除
};

1.2 同意义变量复用

init() 中 SHeight/SWidth 的 uniform 句柄原先存入 Height/Width 成员，Build-15 复用 PosA/PosB（这两个成员在 display() 中用于其他 uniform，生命周期不重叠）。

Tanxl_OpenGL_Draw.cpp - init()：

cpp 复制代码

// Build-14
Height = glGetUniformLocation(renderingProgram, "SHeight");
glProgramUniform1f(renderingProgram, Height, static_cast<float>(HeightInt));
Width = glGetUniformLocation(renderingProgram, "SWidth");
glProgramUniform1f(renderingProgram, Width, static_cast<float>(WidthInt));

// Build-15
PosA = glGetUniformLocation(renderingProgram, "SHeight");   // ← 复用 PosA
glProgramUniform1f(renderingProgram, PosA, static_cast<float>(HeightInt));
PosB = glGetUniformLocation(renderingProgram, "SWidth");    // ← 复用 PosB
glProgramUniform1f(renderingProgram, PosB, static_cast<float>(WidthInt));

1.3 IEB 移入局部变量

InsertEventBase* IEB 从类成员移入 mainLoop() 函数体内局部声明，降低类实例的耦合度。

Tanxl_OpenGL_Draw.cpp - mainLoop()：

cpp 复制代码

// Build-14 --- IEB 为类成员
// 类声明中：InsertEventBase* IEB{ &InsertEventBase::GetInsertBase() };
// mainLoop 中直接使用：IEB->GetInsert(window, &movex, &movey);

// Build-15 --- IEB 为局部变量
void OpenGL_Draw::mainLoop(GameStateBase* State)
{
    // ...
    InsertEventBase* IEB{ &InsertEventBase::GetInsertBase() }; // ← 局部声明
    init(window, State);
    // ...
    IEB->GetInsert(window, &movex, &movey);
}

项目	Build-14	Build-15
实现位置	头文件内联	独立 `.cpp` 文件
`Height`/`Width` 成员	存在	移除，复用 `PosA`/`PosB`
`IEB` 成员	类成员	`mainLoop()` 局部变量
`vao` 声明	`vao[numVAOs]`	`vao[1]`
`numVAOs` 全局常量	存在	移除
`createShaderProgram` 调用	全局函数	`OR::createShaderProgram`

二、渲染模块（架构重构）

Tanxl_OpenGL_Render.h 中所有全局函数封装进 class OR，以静态方法形式提供。函数签名与实现逻辑不变，仅作用域改变。

Tanxl_OpenGL_Render.h - 函数封装：

cpp 复制代码

// Build-14 --- 全局函数 + 前向声明
std::string readShaderFile(const char* filePath);
void printShaderLog(GLuint shader);
GLuint createShaderProgram(const char* vp, const char* fp);
// ... 实现直接跟在声明后

// Build-15 --- 封装进 class OR
class OR
{
public:
    static std::string readShaderFile(const char* filePath) { /* 实现 */ }
    static void printShaderLog(GLuint shader) { /* 实现 */ }
    static GLuint createShaderProgram(const char* vp, const char* fp) { /* 实现 */ }
    // ...
};

调用方相应修改：

cpp 复制代码

// Build-14 (Tanxl_OpenGL_Draw.h init 内)
renderingProgram = createShaderProgram("vertShader.glsl", "fragShader.glsl");

// Build-15 (Tanxl_OpenGL_Draw.cpp init 内)
renderingProgram = OR::createShaderProgram("vertShader.glsl", "fragShader.glsl");

Update-Log 中描述为"考虑重复包含问题暂时回滚Render模块"------将原先散落在全局作用域的函数重新收入类作用域，避免多重包含时的链接冲突。

三、DataBase 模块（核心改进）

IC_Vector 和 Id_Vector::exac 从值类型改为指针类型，降低 vector 扩容时连续存储的压力。

3.1 成员类型变更

Tanxl_DataBase.h - 结构体与类成员：

cpp 复制代码

// Build-14
struct Id_Vector
{
    std::vector<Data_Vector*> exac;           // ← 值类型
    explicit Id_Vector(...) : exac(NULL) {}
};

class TANXL_DataBase
{
    std::vector<Id_Vector*> IC_Vector;        // ← 值类型
};

// Build-15
struct Id_Vector
{
    std::vector<Data_Vector*>* exac;          // ← 指针类型
    explicit Id_Vector(...) : exac(new std::vector<Data_Vector*>) {}  // ← 构造时 new
};

class TANXL_DataBase
{
    std::vector<Id_Vector*>* IC_Vector;      // ← 指针类型
};

3.2 构造函数初始化

Tanxl_DataBase.cpp - 构造函数：

cpp 复制代码

// Build-14
TANXL_DataBase::TANXL_DataBase(bool Zero_Legal) :
    Is_Instance_Data(false), Is_Chain_Empty(true), Is_Zero_Legal(Zero_Legal),
    IC_Vector(NULL), Current_Location(0) {}

// Build-15
TANXL_DataBase::TANXL_DataBase(bool Zero_Legal) :
    Is_Instance_Data(false), Is_Chain_Empty(true), Is_Zero_Legal(Zero_Legal),
    IC_Vector(new std::vector<Id_Vector*>), Current_Location(0) {}  // ← 修改：new

3.3 访问方式适配

所有原先通过 . 访问的成员改为 ->：

cpp 复制代码

// Build-14
IC_Vector.push_back(&New_Id);
IC_Vector.at(0)->exac.push_back(&New_Data);
PIC->exac.push_back(&New_Data);

// Build-15
IC_Vector->push_back(&New_Id);
IC_Vector->at(0)->exac->push_back(&New_Data);
PIC->exac->push_back(&New_Data);

涉及 SortDataBase()、Append_Chain()、Get_LocalData()、Clear_Chain()、Print_Data()、Remove_Chain()、Id_Chain_Locate()、Data_Chain_Locate()、Replace_Chain() 共 9 个函数。

项目	Build-14	Build-15
`IC_Vector` 类型	`std::vector<Id_Vector*>`	`std::vector<Id_Vector>`
`Id_Vector::exac` 类型	`std::vector<Data_Vector*>`	`std::vector<Data_Vector>`
访问语法	`.`	`->`
构造时初始化	`NULL`	`new std::vector<...>`
版本号	`_VERSION_1_5_`	`_VERSION_1_6_`

四、主函数（功能新增）

main.cpp 新增 DataBase 测试例程，启用先前注释的 #include "Tanxl_DataBase.h"。

main.cpp - DataBase 测试例程：

cpp 复制代码

// Build-14
#include "Tanxl_OpenGL_Draw.h"
#include "Tanxl_UniqueID.h"
//#include "Tanxl_DataBase.h"        // ← 注释状态
int main()
{
    GameStateBase* GSB{ &GameStateBase::GetStateBase(10, 10) };
    // ... 按键注册 ...
}

// Build-15
#include "Tanxl_OpenGL_Draw.h"
#include "Tanxl_UniqueID.h"
#include "Tanxl_DataBase.h"           // ← 启用
int main()
{
    //Data Function Test
    TANXL_DataBase NData;
    int n = 0x11111, i = 5;
    while (i--)
    {
        std::cout << "Updating : " << n << std::endl;
        NData.Set_Instance(n++, "Updating" + std::to_string(n));
        std::cout << NData;
        NData.AppendItem(false);     // ← 写入内存链表
    }
    NData.Print_Data();               // ← 输出链表内容
    // ... 后续游戏逻辑不变 ...
}

该例程向 NData 写入 5 条递增 ID 的数据项，演示 Set_Instance() → operator<< → AppendItem(false) → Print_Data() 的完整链表写入流程。

五、头文件保护统一（代码优化）

8 个核心文件统一改用 #pragma once 替换 #ifndef/#define/#endif 包裹宏。

文件	原 include guard
`Tanxl_GameState.h`	`#ifndef VECTOR` 区域后的文件级 guard
`Tanxl_GameState.cpp`	`#include "Tanxl_GameState.h"`
`Tanxl_InsertAction.h`	`#ifndef VECTOR` 区域后的文件级 guard
`Tanxl_InsertAction.cpp`	`#include "Tanxl_InsertAction.h"`
`Tanxl_Console_List.h`	`#ifndef IOSTREAM` 区域后的文件级 guard
`Tanxl_Console_List.cpp`	`#include "TANXL_CONSOLE_LIST.h"`
`Tanxl_OpenGL_Draw.h`	`#ifndef TANXL_DATABASE_H` 外层包裹
`Tanxl_OpenGL_Render.h`	`#ifndef GL_GLEW_H` 外层包裹

Tanxl_Console_List.cpp 的 #include 同时修正了文件名大小写："TANXL_CONSOLE_LIST.h" → "Tanxl_Console_List.h"。

影响范围总览

文件	旧版行数	新版行数	变更类型
`Tanxl_OpenGL_Draw.h`	155	64	修改（实现移出 + 移除 Height/Width/IEB 成员）
`Tanxl_OpenGL_Draw.cpp`	-	97	新增（init/display/mainLoop 实现）
`Tanxl_OpenGL_Render.h`	166	162	修改（全局函数封装进 class OR）
`Tanxl_DataBase.h`	153	153	修改（IC_Vector/exac 改为指针类型）
`Tanxl_DataBase.cpp`	616	620	修改（适配指针访问 + 构造函数 new 初始化）
`main.cpp`	50	63	修改（新增 DataBase 测试例程）
`Tanxl_GameState.h`	85	87	修改（#pragma once）
`Tanxl_GameState.cpp`	214	216	修改（#pragma once + #include）
`Tanxl_InsertAction.h`	58	60	修改（#pragma once）
`Tanxl_InsertAction.cpp`	69	71	修改（#pragma once + #include）
`Tanxl_Console_List.h`	81	83	修改（#pragma once）
`Tanxl_Console_List.cpp`	165	168	修改（#pragma once + #include 大小写修正）
`Update-Log.txt`	80	86	修改（新增 Build-15 条目）
`TANXL_ENGINE.vcxproj`	197	198	修改（新增 Tanxl_OpenGL_Draw.cpp）

净代码量变化： +207行（OpenGL_Draw.cpp 新增 97行，DataBase 适配 +4行，main.cpp +13行，#pragma once +18行，Update-Log +6行，vcxproj +1行，Render 封装调整 -4行），-91行（OpenGL_Draw.h 实现移出）

技术要点总结

绘制模块的变量复用

init() 阶段需要 SHeight/SWidth 的 uniform 句柄，display() 阶段需要 SinCurrentTime/CosCurrentTime 的句柄。这两组句柄生命周期不重叠，Build-15 复用 PosA/PosB 两组成员存储，移除了原先独立的 Height/Width 成员。代价是每次进入 display() 时 PosA/PosB 会被覆盖，需要重新查询------但 glGetUniformLocation 本就在 display() 中每帧调用，无额外开销。

DataBase 指针化的存储压力优化

原先 std::vector<Id_Vector*> 在扩容时会复制所有 Id_Vector* 指针（指针本身），而 Id_Vector 内嵌的 std::vector<Data_Vector*> exac 成员会随其父对象一起被复制------vector 复制涉及堆分配和元素迁移。改为指针类型后，IC_Vector 扩容仅复制一个指针，Id_Vector 对象本身不受影响。Id_Vector::exac 同理。

核心 API 说明

API/配置项	所属模块	说明
`OR::createShaderProgram()`	OpenGL_Render	着色器程序创建（改为静态方法）
`OR::readShaderFile()`	OpenGL_Render	着色器文件读取（改为静态方法）
`OpenGL_Draw::OpenGL_Draw()`	OpenGL_Draw	构造函数（声明与实现分离）
`TANXL_DataBase(bool)`	DataBase	构造时 `new` 初始化 IC_Vector
`Id_Vector(int, int, ...)`	DataBase	构造时 `new` 初始化 exac

Wild_Chicken_Programing /// 2022-05-28 02:11