自制游戏引擎 - GameMachine (序)

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大概是在几年前，我在工作之余接触了计算机图形学，仿佛是打开了一个新世界的大门。于是，我开始决定利用自己的空闲时间，写一个游戏引擎，其出发点完全是觉得非常有意思，而且游戏引擎，所涵盖的面非常广泛，正好满足了自己的求知欲。我把这个引擎叫做GameMachine，希望它能够有朝一日成为真正能够产出游戏的机器，从目前看来，它的价值仅仅停留在学习阶段，而非真正的生产阶段，不过，对于一些简单的3D游戏，它还是能够胜任的。

目前此项目托管在github上：

https://github.com/Froser/gamemachine?

github.com

欢迎大家fork，参考和学习。如果需要用于生产环境，请务必通知我。

在编写GameMachine的时候，我遵循著几点原则：

1、用尽量少的第三方库。很多基于OpenGL的引擎，作为教学，往往都会使用glut这样的库，因为它是支持跨平台的，并且功能比较完善。但是，GameMachine能够自己写的代码，都自己写。如目前GameMachine已经支持了Windows和X11下的窗口的渲染。只有自己实现，才能满足自己真正的需求。GameMachine用到的第三方库主要有zlib、glew、libjpeg、libpng、freetype等，这些库几乎用于所有需要图像渲染的工程，因此没有必要自己重新实现。

2、设计的时候要考虑到跨平台。GameMachine希望能够在各种平台上运行，目前已经能够在Windows和Ubuntu下跑起来（Ubuntu支持的特性目前不全）。因此，它抽象出了很多介面，适应于不同的操作系统。同时，它使用CMake来管理工程，使得任何常见的操作系统都能够构造解决方案。

3、要能够支持多种渲染引擎。GameMachine抽象了许多绘制的介面，这些介面已经用OpenGL或DirectX11实现。当然，它也可以支持更多的渲染引擎，如DirectX12和Vulkan。我在编写渲染代码时，十分重视它这种扩展的特性。

4、效率优先，大小其次。游戏引擎渲染出来的画面要尽可能流畅，本身exe大小大一点没有关系，毕竟和游戏资源比起来，exe的大小可以忽略不计了。因此，在编写的过程中，非常重视一些细节，如：是否能用移动构造代替拷贝构造，是否能避免多次分配内存，内存池是否合理，是否会有内存泄露。

我会在之后逐个来解释GameMachine是如何实现的。现在先来说一下，GameMachine能做一些什么事情：

目前，功能正在不断开发中。具体的架构和实现原理，我将会在后面的文章进行分析。

通过编写GameMachine，可以了解一下方面的相关知识：

语言方面：

1. 了解C++11/14许多特性。如auto, decltype，右值引用，move，完美转发，甚至还有模板元编程等。这些在代码中都非常普遍。

2. 深入了解各种容器，如vector, list, map, unordered_map等。它们的应用场景都不一样，一切是为了最优的效率。

工程方面：

1. 了解设计模式。为了支持多个渲染底层，以及多种操作系统，不得不在一些看似直截了当的功能中加入了一些抽象层，其中用得最多的是工厂模式。不同的渲染底层、操作系统，将会返回不同的实例。

2. 了解渲染的整个流程。这里指的是窗口的创建过程，消息循环和处理。为了解耦不同操作系统不同的消息机制，GameMachine自己封装了个事件类来传递消息（参考Qt）。

3. 了解图形渲染管道。在可编程著色管线中，OpenGL3和DirectX11其实是大同小异，因此可以抽象出它们通用的部分，这样上层渲染时就不必关心底层是用什么来渲染了。

当然，能够了解的知识真的太多了，这里不能一一列举。但是，我个人从写了GameMachine以来，受益良多，希望大家能够多多指教，github的主页有一个简陋的构建指南，如遇问题，请多多交流。

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