C++ 游戲開發詳細流程

🧠 第一階段：項目規劃與架構設計

關鍵詞：系統性、模塊化、可擴展性

1.1 目標明確

游戲類型：2D / 2.5D / 3D / VR
平臺選擇：PC、主機、移動設備
多人/單人：是否含網絡模塊（決定是否使用 socket、UDP、P2P、Matchmaking 等）

1.2 技術棧決定

模塊	技術庫/接口
窗口/輸入	SDL2、GLFW、WinAPI
渲染引擎	OpenGL、Vulkan、DirectX
音頻系統	OpenAL、FMOD
網絡通信	ENet、asio、RakNet
腳本系統	Lua、AngelScript、Python
UI 系統	Dear ImGui、自研
物理引擎	Box2D（2D）、Bullet（3D）
數學庫	glm、Eigen
ECS 架構	entt、flecs、自研
構建系統	CMake

1.3 游戲引擎設計

可選用完整的商業引擎（Unity/UE）或者部分自研、半封裝框架（類似 mini-engine）

常見模塊圖：

mathematica復制編輯[ Game Engine ]├── Application├── Renderer├── Input├── Audio├── Physics├── Entity Component System (ECS)├── ResourceManager├── UI└── Scripting (Lua)

🧱 第二階段：模塊詳細設計

2.1 主循環設計（Game Loop）

cpp復制編輯while (gameRunning) {processInput();    // 處理輸入update(deltaTime); // 更新游戲狀態render();          // 渲染場景swapBuffers();     // 顯示幀
}

2.2 模塊詳解

🎮 InputManager

支持鍵鼠/手柄輸入、映射為“動作”
示例：isActionPressed("Jump") → 解耦輸入設備

🎨 Renderer（OpenGL/Vulkan 封裝）

支持：
- 多個渲染管線（forward, deferred）
- 渲染隊列（根據材質排序）
- GPU buffer 管理（VBO/UBO/SSBO）
- 支持 PBR 材質、Shadow Mapping、后處理

🧠 ECS 架構（Entity-Component-System）

實體是 ID（非 OOP）
組件是數據（如 Transform、Render、Collider）
系統是邏輯處理器（如 MovementSystem）

🧊 ResourceManager

管理紋理、模型、音頻、shader
支持異步加載（線程池），LRU 緩存
配合 JSON / YAML 格式配置資源

🧲 SceneManager

管理當前激活場景、切換動畫、場景過渡
每個場景可掛載多個系統/節點/UI

📦 PhysicsEngine

碰撞檢測（AABB、SAT、RayCast）
約束系統（繩索、彈簧、關節）
剛體模擬（線性/角速度、力與扭矩）

🔊 AudioSystem

支持 3D 音效、環繞立體聲
音量衰減、混響效果

🧩 ScriptSystem（可嵌入 Lua）

邏輯熱更新
數據驅動型角色行為
Lua-C++ 互操作綁定（如 sol2）

?? 第三階段：開發流程組織（工程架構）

3.1 項目目錄結構建議

bash復制編輯GameProject/
├── CMakeLists.txt
├── engine/
│   ├── core/          # 日志、事件、時鐘
│   ├── render/        # 渲染模塊
│   ├── physics/       # 物理模塊
│   ├── ecs/           # ECS架構
│   ├── resource/      # 資源加載器
│   └── scripting/     # Lua 綁定
├── game/
│   ├── main.cpp
│   └── scenes/        # 各個關卡、游戲狀態
├── assets/
│   ├── textures/
│   ├── shaders/
│   └── models/
└── thirdparty/        # SDL, GLAD, glm, Bullet 等

3.2 構建系統（CMake）

跨平臺編譯（Windows/Linux/macOS）
自動查找依賴庫
分模塊編譯（使用 CMake targets）

3.3 開發工具鏈

工具類別	推薦工具
IDE	Visual Studio, CLion
編譯系統	CMake, Ninja
調試工具	gdb, RenderDoc, valgrind
熱更新	Lua, DLL熱加載
性能分析	Tracy, Perfetto, Intel VTune
單元測試	GoogleTest, Catch2
版本控制	Git + GitHub/GitLab

🧪 第四階段：測試、優化、部署

4.1 性能優化

批次渲染（減少 draw call）
OpenGL 狀態緩存
動態對象與靜態對象分離
多線程加載資源
利用 GPU profiling 工具分析瓶頸

4.2 構建與部署

可使用 CPack 打包
自動生成可執行安裝器（NSIS）
Steam SDK / itch.io 發布

4.3 多平臺支持

使用 SDL/GLFW 實現跨平臺窗口
使用 CMake 提供統一接口
對于移動平臺（Android/iOS）使用 SDL + NDK 構建交叉平臺項目

? 可選高級特性

🌐 網絡模塊：多人聯機（客戶端-服務器架構）
🧠 AI 模塊：路徑尋路（A*）、行為樹（BT）
📜 對話系統：狀態圖 + 數據驅動
🌆 地形系統：高度圖 + Chunk 管理
🧱 可視化編輯器：自研類似 Unity Inspector 面板

📌 總結（流程圖）

plaintext復制編輯[需求分析] → [技術選型] → [架構設計]↓
[核心模塊開發] → [主循環搭建]↓
[系統整合] → [資源導入]↓
[游戲邏輯開發] → [AI/關卡/交互]↓
[測試 + 性能優化]↓
[部署 + 發布]

? 提示

寫游戲 = 寫一個“實時系統 + 圖形渲染 + 數據驅動邏輯”的復雜應用
建議從簡單的框架出發逐步演進，不要一開始就追求“引擎級開發”
可以參考現成開源游戲引擎結構（如：GameCake、Hazel）

🧩 Demo 核心代碼簡化展示（`main.cpp`）

cpp復制編輯#include <SDL2/SDL.h>
#include <glad/glad.h>
#include <glm/glm.hpp>
#include <glm/gtc/matrix_transform.hpp>
#include "Shader.h"
#include "Cube.h"int main() {SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO);SDL_Window* window = SDL_CreateWindow("OpenGL Game Demo", 100, 100, 800, 600, SDL_WINDOW_OPENGL);SDL_GLContext context = SDL_GL_CreateContext(window);gladLoadGLLoader((GLADloadproc)SDL_GL_GetProcAddress);glEnable(GL_DEPTH_TEST);Shader shader("shaders/vertex.glsl", "shaders/fragment.glsl");Cube cube;bool running = true;SDL_Event event;float angle = 0.0f;while (running) {while (SDL_PollEvent(&event)) {if (event.type == SDL_QUIT ||(event.type == SDL_KEYDOWN && event.key.keysym.sym == SDLK_ESCAPE)) {running = false;}}glClearColor(0.1f, 0.2f, 0.3f, 1.0f);glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);shader.use();glm::mat4 model = glm::rotate(glm::mat4(1.0f), angle, glm::vec3(0.5f, 1.0f, 0.0f));glm::mat4 view  = glm::translate(glm::mat4(1.0f), glm::vec3(0, 0, -5));glm::mat4 proj  = glm::perspective(glm::radians(45.0f), 800.f/600.f, 0.1f, 100.f);shader.setMat4("model", model);shader.setMat4("view", view);shader.setMat4("projection", proj);cube.draw();SDL_GL_SwapWindow(window);angle += 0.01f;}SDL_GL_DeleteContext(context);SDL_DestroyWindow(window);SDL_Quit();return 0;
}

? Shader 示例（vertex.glsl）

glsl復制編輯#version 330 core
layout(location = 0) in vec3 aPos;uniform mat4 model;
uniform mat4 view;
uniform mat4 projection;void main() {gl_Position = projection * view * model * vec4(aPos, 1.0);
}

🧱 Cube 類簡略（Cube.h）

cpp復制編輯class Cube {
private:GLuint VAO, VBO;
public:Cube();void draw();
};

? 下一步建議

加入 紋理映射
加入 ImGui 控制面板
整合 物理引擎（如 Bullet）
加入 ECS 架構設計（entt 庫）
加入 粒子系統、碰撞檢測、AI 邏輯

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