私のお気に入りのゲームエンジンの構造は、ほぼすべてのパーツ間の通信にメッセージングを使用するインターフェイスとオブジェクト<->コンポーネントモデルです。
シーンマネージャー、リソースローダー、オーディオ、レンダラー、物理などの主要なエンジンパーツに複数のインターフェイスがあります。
3Dシーン/ワールドのすべてのオブジェクトを担当するシーンマネージャーがあります。
オブジェクトは非常にアトミックなクラスであり、シーン内のほとんどすべてに共通するものをいくつか含みます。私のエンジンでは、オブジェクトクラスは位置、回転、コンポーネントのリスト、および一意のIDのみを保持します。すべてのオブジェクトのIDは静的intによって生成されるため、2つのオブジェクトがすべて同じIDを持つことはありません。これにより、オブジェクトへのポインターを持たずに、そのIDでオブジェクトにメッセージを送信できます。
オブジェクトのコンポーネントのリストは、オブジェクトがメインプロパティであることを示しています。たとえば、3Dの世界で見ることができるものの場合、レンダーメッシュに関する情報を含むレンダーコンポーネントをオブジェクトに与えます。オブジェクトに物理を持たせたい場合は、物理コンポーネントを与えます。何かをカメラとして機能させたい場合は、カメラコンポーネントを割り当てます。コンポーネントのリストはどんどん増えていきます。
インターフェイス、オブジェクト、コンポーネント間の通信が重要です。私のエンジンには、一意のIDとメッセージタイプIDのみを含む汎用メッセージクラスがあります。一意のIDは、メッセージを送信する先のオブジェクトのIDです。メッセージタイプIDは、メッセージを受信するオブジェクトによって使用されるため、メッセージのタイプがわかります。
オブジェクトは必要に応じてメッセージを処理でき、各コンポーネントにメッセージを渡すことができます。コンポーネントは多くの場合、メッセージで重要なことを行います。たとえば、オブジェクトの位置を変更したい場合、オブジェクトにSetPositionメッセージを送信すると、オブジェクトはメッセージを取得したときに位置変数を更新しますが、レンダーコンポーネントはレンダーメッシュの位置を更新するためにメッセージを送信する必要がある場合があります。物理コンポーネントは、物理ボディの位置を更新するためにメッセージを必要とする場合があります。
シーンマネージャー、オブジェクト、コンポーネント、メッセージフローの非常にシンプルなレイアウトを以下に示します。これらは、C ++で記述して約1時間で作成したものです。実行すると、オブジェクトの位置が設定され、メッセージがレンダリングコンポーネントを通過して、オブジェクトから位置が取得されます。楽しい！
また、以下のコードのC＃バージョンとScalaバージョンを、C ++ではなくそれらに堪能な人のために書きました。
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <list>
#include <map>
using namespace std;
struct Vector3
{
public:
Vector3() : x(0.0f), y(0.0f), z(0.0f)
{}
float x, y, z;
};
enum eMessageType
{
SetPosition,
GetPosition,
};
class BaseMessage
{
protected: // Abstract class, constructor is protected
BaseMessage(int destinationObjectID, eMessageType messageTypeID)
: m_destObjectID(destinationObjectID)
, m_messageTypeID(messageTypeID)
{}
public: // Normally this isn't public, just doing it to keep code small
int m_destObjectID;
eMessageType m_messageTypeID;
};
class PositionMessage : public BaseMessage
{
protected: // Abstract class, constructor is protected
PositionMessage(int destinationObjectID, eMessageType messageTypeID,
float X = 0.0f, float Y = 0.0f, float Z = 0.0f)
: BaseMessage(destinationObjectID, messageTypeID)
, x(X)
, y(Y)
, z(Z)
{
}
public:
float x, y, z;
};
class MsgSetPosition : public PositionMessage
{
public:
MsgSetPosition(int destinationObjectID, float X, float Y, float Z)
: PositionMessage(destinationObjectID, SetPosition, X, Y, Z)
{}
};
class MsgGetPosition : public PositionMessage
{
public:
MsgGetPosition(int destinationObjectID)
: PositionMessage(destinationObjectID, GetPosition)
{}
};
class BaseComponent
{
public:
virtual bool SendMessage(BaseMessage* msg) { return false; }
};
class RenderComponent : public BaseComponent
{
public:
/*override*/ bool SendMessage(BaseMessage* msg)
{
// Object has a switch for any messages it cares about
switch(msg->m_messageTypeID)
{
case SetPosition:
{
// Update render mesh position/translation
cout << "RenderComponent handling SetPosition\n";
}
break;
default:
return BaseComponent::SendMessage(msg);
}
return true;
}
};
class Object
{
public:
Object(int uniqueID)
: m_UniqueID(uniqueID)
{
}
int GetObjectID() const { return m_UniqueID; }
void AddComponent(BaseComponent* comp)
{
m_Components.push_back(comp);
}
bool SendMessage(BaseMessage* msg)
{
bool messageHandled = false;
// Object has a switch for any messages it cares about
switch(msg->m_messageTypeID)
{
case SetPosition:
{
MsgSetPosition* msgSetPos = static_cast<MsgSetPosition*>(msg);
m_Position.x = msgSetPos->x;
m_Position.y = msgSetPos->y;
m_Position.z = msgSetPos->z;
messageHandled = true;
cout << "Object handled SetPosition\n";
}
break;
case GetPosition:
{
MsgGetPosition* msgSetPos = static_cast<MsgGetPosition*>(msg);
msgSetPos->x = m_Position.x;
msgSetPos->y = m_Position.y;
msgSetPos->z = m_Position.z;
messageHandled = true;
cout << "Object handling GetPosition\n";
}
break;
default:
return PassMessageToComponents(msg);
}
// If the object didn't handle the message but the component
// did, we return true to signify it was handled by something.
messageHandled |= PassMessageToComponents(msg);
return messageHandled;
}
private: // Methods
bool PassMessageToComponents(BaseMessage* msg)
{
bool messageHandled = false;
auto compIt = m_Components.begin();
for ( compIt; compIt != m_Components.end(); ++compIt )
{
messageHandled |= (*compIt)->SendMessage(msg);
}
return messageHandled;
}
private: // Members
int m_UniqueID;
std::list<BaseComponent*> m_Components;
Vector3 m_Position;
};
class SceneManager
{
public:
// Returns true if the object or any components handled the message
bool SendMessage(BaseMessage* msg)
{
// We look for the object in the scene by its ID
std::map<int, Object*>::iterator objIt = m_Objects.find(msg->m_destObjectID);
if ( objIt != m_Objects.end() )
{
// Object was found, so send it the message
return objIt->second->SendMessage(msg);
}
// Object with the specified ID wasn't found
return false;
}
Object* CreateObject()
{
Object* newObj = new Object(nextObjectID++);
m_Objects[newObj->GetObjectID()] = newObj;
return newObj;
}
private:
std::map<int, Object*> m_Objects;
static int nextObjectID;
};
// Initialize our static unique objectID generator
int SceneManager::nextObjectID = 0;
int main()
{
// Create a scene manager
SceneManager sceneMgr;
// Have scene manager create an object for us, which
// automatically puts the object into the scene as well
Object* myObj = sceneMgr.CreateObject();
// Create a render component
RenderComponent* renderComp = new RenderComponent();
// Attach render component to the object we made
myObj->AddComponent(renderComp);
// Set 'myObj' position to (1, 2, 3)
MsgSetPosition msgSetPos(myObj->GetObjectID(), 1.0f, 2.0f, 3.0f);
sceneMgr.SendMessage(&msgSetPos);
cout << "Position set to (1, 2, 3) on object with ID: " << myObj->GetObjectID() << '\n';
cout << "Retreiving position from object with ID: " << myObj->GetObjectID() << '\n';
// Get 'myObj' position to verify it was set properly
MsgGetPosition msgGetPos(myObj->GetObjectID());
sceneMgr.SendMessage(&msgGetPos);
cout << "X: " << msgGetPos.x << '\n';
cout << "Y: " << msgGetPos.y << '\n';
cout << "Z: " << msgGetPos.z << '\n';
}