C++ 游戏开发详细流程
🧠 第一阶段：项目规划与架构设计
关键词：系统性、模块化、可扩展性
1.1 目标明确
- 游戏类型：2D / 2.5D / 3D / VR
- 平台选择：PC、主机、移动设备
- 多人/单人：是否含网络模块（决定是否使用 socket、UDP、P2P、Matchmaking 等）
1.2 技术栈决定
| 模块 | 技术库/接口 |
|---|---|
| 窗口/输入 | SDL2、GLFW、WinAPI |
| 渲染引擎 | OpenGL、Vulkan、DirectX |
| 音频系统 | OpenAL、FMOD |
| 网络通信 | ENet、asio、RakNet |
| 脚本系统 | Lua、AngelScript、Python |
| UI 系统 | Dear ImGui、自研 |
| 物理引擎 | Box2D（2D）、Bullet（3D） |
| 数学库 | glm、Eigen |
| ECS 架构 | entt、flecs、自研 |
| 构建系统 | CMake |
1.3 游戏引擎设计
可选用完整的商业引擎（Unity/UE）或者部分自研、半封装框架（类似 mini-engine）
常见模块图：
mathematica复制编辑[ Game Engine ]├── Application├── Renderer├── Input├── Audio├── Physics├── Entity Component System (ECS)├── ResourceManager├── UI└── Scripting (Lua)
🧱 第二阶段：模块详细设计
2.1 主循环设计（Game Loop）
cpp复制编辑while (gameRunning) {processInput(); // 处理输入update(deltaTime); // 更新游戏状态render(); // 渲染场景swapBuffers(); // 显示帧
}
2.2 模块详解
🎮 InputManager
- 支持键鼠/手柄输入、映射为“动作”
- 示例：
isActionPressed("Jump")→ 解耦输入设备
🎨 Renderer（OpenGL/Vulkan 封装）
- 支持：
- 多个渲染管线（forward, deferred）
- 渲染队列（根据材质排序）
- GPU buffer 管理（VBO/UBO/SSBO）
- 支持 PBR 材质、Shadow Mapping、后处理
🧠 ECS 架构（Entity-Component-System）
- 实体是 ID（非 OOP）
- 组件是数据（如 Transform、Render、Collider）
- 系统是逻辑处理器（如 MovementSystem）
🧊 ResourceManager
- 管理纹理、模型、音频、shader
- 支持异步加载（线程池），LRU 缓存
- 配合 JSON / YAML 格式配置资源
🧲 SceneManager
- 管理当前激活场景、切换动画、场景过渡
- 每个场景可挂载多个系统/节点/UI
📦 PhysicsEngine
- 碰撞检测（AABB、SAT、RayCast）
- 约束系统（绳索、弹簧、关节）
- 刚体模拟（线性/角速度、力与扭矩）
🔊 AudioSystem
- 支持 3D 音效、环绕立体声
- 音量衰减、混响效果
🧩 ScriptSystem（可嵌入 Lua）
- 逻辑热更新
- 数据驱动型角色行为
- Lua-C++ 互操作绑定（如 sol2）
⚙️ 第三阶段：开发流程组织（工程架构）
3.1 项目目录结构建议
bash复制编辑GameProject/
├── CMakeLists.txt
├── engine/
│ ├── core/ # 日志、事件、时钟
│ ├── render/ # 渲染模块
│ ├── physics/ # 物理模块
│ ├── ecs/ # ECS架构
│ ├── resource/ # 资源加载器
│ └── scripting/ # Lua 绑定
├── game/
│ ├── main.cpp
│ └── scenes/ # 各个关卡、游戏状态
├── assets/
│ ├── textures/
│ ├── shaders/
│ └── models/
└── thirdparty/ # SDL, GLAD, glm, Bullet 等
3.2 构建系统（CMake）
- 跨平台编译（Windows/Linux/macOS）
- 自动查找依赖库
- 分模块编译（使用 CMake targets）
3.3 开发工具链
| 工具类别 | 推荐工具 |
|---|---|
| IDE | Visual Studio, CLion |
| 编译系统 | CMake, Ninja |
| 调试工具 | gdb, RenderDoc, valgrind |
| 热更新 | Lua, DLL热加载 |
| 性能分析 | Tracy, Perfetto, Intel VTune |
| 单元测试 | GoogleTest, Catch2 |
| 版本控制 | Git + GitHub/GitLab |
🧪 第四阶段：测试、优化、部署
4.1 性能优化
- 批次渲染（减少 draw call）
- OpenGL 状态缓存
- 动态对象与静态对象分离
- 多线程加载资源
- 利用 GPU profiling 工具分析瓶颈
4.2 构建与部署
- 可使用 CPack 打包
- 自动生成可执行安装器（NSIS）
- Steam SDK / itch.io 发布
4.3 多平台支持
- 使用 SDL/GLFW 实现跨平台窗口
- 使用 CMake 提供统一接口
- 对于移动平台（Android/iOS）使用 SDL + NDK 构建交叉平台项目
✨ 可选高级特性
- 🌐 网络模块：多人联机（客户端-服务器架构）
- 🧠 AI 模块：路径寻路（A*）、行为树（BT）
- 📜 对话系统：状态图 + 数据驱动
- 🌆 地形系统：高度图 + Chunk 管理
- 🧱 可视化编辑器：自研类似 Unity Inspector 面板
📌 总结（流程图）
plaintext复制编辑[需求分析] → [技术选型] → [架构设计]↓
[核心模块开发] → [主循环搭建]↓
[系统整合] → [资源导入]↓
[游戏逻辑开发] → [AI/关卡/交互]↓
[测试 + 性能优化]↓
[部署 + 发布]
✅ 提示
- 写游戏 = 写一个“实时系统 + 图形渲染 + 数据驱动逻辑”的复杂应用
- 建议从简单的框架出发逐步演进，不要一开始就追求“引擎级开发”
- 可以参考现成开源游戏引擎结构（如：GameCake、Hazel）
🧩 Demo 核心代码简化展示（main.cpp）
cpp复制编辑#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复制编辑#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 类简略（Cube.h）
cpp复制编辑class Cube {
private:GLuint VAO, VBO;
public:Cube();void draw();
};
✅ 下一步建议
- 加入 纹理映射
- 加入 ImGui 控制面板
- 整合 物理引擎（如 Bullet）
- 加入 ECS 架构设计（entt 库）
- 加入 粒子系统、碰撞检测、AI 逻辑