來來來，用 C 寫個有限狀態機（一）

2021-10-06 06:56:23 字數 3106 閱讀 4217

一年前寫的文章了，之前更新在 github pages 上，疏於管理，現在覺得還是把這些文件放在 csdn 好了，自己看起來也方便。

2020.5.18 十元

有限狀態機是乙個很常用的技術，在流程控制和遊戲ai中都比較實用，因為狀態機程式設計簡單又很符合直覺。本文是參考《programming game ai by example》從零開始使用c++搭乙個狀態機的輪子，主要有以下幾個點：

我會在搭建的過程中穿插一些c++知識的介紹，適合不甚了解c++或是狀態機的小夥伴，手把手的程式設計教程。

遊戲框架的實現

狀態類以及遊戲物件的狀態轉換

狀態機實現

訊息機制的實現

完整的**在 github 中給出。

記得最開始工作時候也接觸過有限狀態機，當時是乙個長長的用switch寫成的狀態機，理解它的時候真的很困難。

所以現在使用一套內建規則到狀態內部去，來控制狀態的轉換。

現在就來製作乙個有限狀態機。

作為乙個關於使用狀態機建立乙個智慧型體的實際案例，我們先模擬這樣乙個場景。想象乙個我們控制的角色「我」，在上海延安西路附近工作學習和玩耍，「我」相當的佛系，有錢不愁吃喝就去上學，自由自在地給技能樹加點，沒錢了就去實習賺外塊，渴了累了就近「啤酒阿姨」兩瓶啤酒……

但是，這個例子要全靠想象力了，因為這是在控制台中的文字演示。

[圖1 這個狀態機的示意圖，su***ce畫一下，忍一忍買pro7吧]

因此，這個例子中有四個位置：乙個學校，可以讓「我」提高能力；乙個實習公司，根據「我」的能力，給我發實習津貼；乙個啤酒阿姨酒吧，讓「我」可以解除壓力；最後還有乙個溫馨的家吼，能夠解除疲勞。

而這些位置每乙個都代表了乙個狀態，因為我們是使用內建規則來控制狀態機的轉換，「我」在到達乙個位置之後要幹什麼，都會由當前所處的狀態和一些屬性值來決定。

&&&&逐個介紹一下，要點的擴充套件寫成補充的blog放到前面，加鏈結。

basegameentity類，用來作為所有遊戲物件的基類，主要為遊戲物件提供了乙個id，以及每一幀更新時呼叫的純虛函式update。

class


basegameentity


virtual


~basegameentity()


virtual


void


update()


=0;intid(


)const


}
使用乙個列舉型別管理所有可能到達的地點，sweethome、school、company、beerlady 分別代表家、學校、實習公司、啤酒阿姨這四個地點。在 me 類中，對「我」所特有的屬性進行了定義，如心情值（ m_imoodfordoingstuffs ），金錢數（ m_imoneyincard ），能力（ m_iabilitylevel ），疲勞（ m_ifatigue ），以及這些屬性的閾值，用來在狀態轉移中起作用。隨後定義的方法表明了這些屬性如何變化，並為其他類檢視這些屬性暴露了介面。

enum location_type


;classme:


public basegameentity


void


changelocation


(const location_type goal)


intability()


const


void


setabilitylevel


(const


int val)


void


addtoability


(const


int val)


;int


moneyincard()


const


void


setmoneyincard


(const


int val)


void


thepayday


(const


int val)


;bool


fatigued()


const


;bool


rested()


const


;void


decreasefatigue


(const


int val)


void


increasefatigue


(const


int val)


bool


lowmood()


const


;void


decreasemood


(const


int val)


void


increasemood


(const


int val)


bool


feelpoor()


const


;void


buythebeer()


};
接下來是狀態 state 類，這是乙個純虛類（抽象類），作為狀態物件的乙個通用介面。類中所有方法都是虛函式，需要在繼承自 state 的類中實現具體邏輯。enter() 方法在進入狀態時呼叫一次，隨後執行 execute() 方法處理狀態的主要邏輯，在狀態退出時，會執行 exit() 方法。

class


state


virtual


void


enter


(me*)=


0;virtual


void


execute


(me*)=


0;virtual


void


exit


(me*)=


0;};
在這裡使用單例模式實現每乙個狀態，一切從簡，不考慮執行緒安全。分別針對不同的地點，定義在每個地點的狀態類，**如下：

// my states


class


goworkandearnmoney


:public state


;class


goschoolandstudy


:public state


;class


gohomeandsleep


:public state


;class


gobar


:public state


;

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