从0到1：C++ 开启游戏开发奇幻之旅（二）
目录
游戏开发核心组件设计
游戏循环
游戏对象管理
碰撞检测
人工智能（AI） 与物理引擎
人工智能
物理引擎
性能优化技巧
内存管理优化
多线程处理
实战案例：开发一个简单的 2D 射击游戏
项目结构设计
代码实现
总结与展望
游戏开发核心组件设计
游戏循环
游戏循环是游戏运行的核心机制，它就像是游戏的 “心脏”，不断地跳动，驱动着游戏世界的运转。在游戏循环中，程序会不断地重复执行一系列的操作，包括处理用户输入、更新游戏状态、进行物理模拟和渲染画面等。这些操作的不断循环，使得游戏能够实时响应用户的操作，呈现出动态的游戏画面，为玩家带来沉浸式的游戏体验。
以一个简单的 2D 游戏为例，假设我们使用 SDL 库来创建游戏窗口和进行基本的图形绘制。下面是一个简单的游戏循环代码示例：
#include
#include
const int SCREEN_WIDTH = 800;
const int SCREEN_HEIGHT = 600;
int main(int argc, char* argv[]) {
// 初始化SDL
if (SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO) parent;
node->g = neighbor->g;
node->h = neighbor->h;
}
inOpenList = true;
break;
}
}
if (!inOpenList) {
openList.push(neighbor);
}
}
}
}
}
delete startNode;
delete endNode;
return {};
}
在上述代码中，aStarSearch函数接受起点和终点的坐标作为参数，返回从起点到终点的路径节点列表。在函数内部，通过优先队列openList来管理待探索的节点，优先队列会根据节点的 F 值自动排序，每次取出 F 值最小的节点进行扩展。在扩展节点时，检查相邻节点是否可通行且未被探索过，如果是，则计算其 G 值和 H 值，并将其加入openList中。如果找到了目标节点，则通过回溯父节点的方式生成路径。
物理引擎
物理引擎在游戏开发中扮演着不可或缺的角色，它为游戏世界注入了真实的物理规律，让游戏中的物体行为更加贴近现实，极大地增强了游戏的沉浸感和交互性。以《绝地求生》为例，游戏中的物理引擎精确地模拟了各种武器的后坐力、子弹的飞行轨迹、车辆的行驶和碰撞等物理效果。玩家在射击时，能够明显感受到武器后坐力对射击精度的影响，需要通过压枪等操作来控制射击；在驾驶车辆时，车辆的加速、减速、转弯以及碰撞后的变形和损坏都表现得非常真实，让玩家仿佛置身于真实的战场之中。
Box2D 是一款流行的 2D 物理引擎，它提供了丰富的功能，如刚体模拟、碰撞检测、关节约束等，能够帮助开发者轻松实现各种复杂的物理效果。下面以一个简单的示例展示如何使用 Box2D 创建一个包含重力和碰撞效果的场景。
首先，需要包含 Box2D 的头文件并初始化 Box2D 世界：
#include
#include
int main() {
// 创建Box2D世界，设置重力为(0, -10)，表示向下的重力加速度为10
b2Vec2 gravity(0.0f, -10.0f);
b2World world(gravity);
然后，创建地面刚体，地面是一个静态刚体，不会受到重力影响，用于支撑其他物体：
// 创建地面刚体
b2BodyDef groundBodyDef;
groundBodyDef.position.Set(0.0f, -10.0f);
b2Body* groundBody = world.CreateBody(&groundBodyDef);
b2PolygonShape groundBox;
groundBox.SetAsBox(50.0f, 10.0f);
groundBody->CreateFixture(&groundBox, 0.0f);
接着，创建一个动态刚体，它会受到重力影响并与地面发生碰撞：
// 创建动态刚体
b2BodyDef bodyDef;
bodyDef.type = b2_dynamicBody;
bodyDef.position.Set(0.0f, 4.0f);
b2Body* body = world.CreateBody(&bodyDef);
b2PolygonShape dynamicBox;
dynamicBox.SetAsBox(1.0f, 1.0f);
b2FixtureDef fixtureDef;
fixtureDef.shape = &dynamicBox;
fixtureDef.density = 1.0f;
fixtureDef.friction = 0.3f;
body->CreateFixture(&fixtureDef);
最后，通过循环模拟物理世界的变化，每帧更新刚体的位置和状态：
// 模拟运动
float timeStep = 1.0f / 60.0f;
int32 velocityIterations = 6;
int32 positionIterations = 2;
for (int32_t i = 0; i GetPosition();
float angle = body->GetAngle();
std::cout
