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游戏技能编辑器之状态机的设计与实现

news 来源：原创 2025/6/18 11:42:57

状态机系统概述

在游戏开发中，状态机是控制角色行为逻辑的核心系统。本文基于提供的代码，分析技能编辑器中状态机系统的设计与实现，特别是如何通过状态机管理复杂的技能逻辑。

状态机核心组件

1. 状态基类设计 (FSMStateBase)

状态基类是所有具体状态的父类，定义了状态的基本行为：

class FSMStateBase {
public:virtual void enter();    // 进入状态virtual void update(uint32 dwElapsed); // 更新状态virtual void exit();     // 退出状态virtual void refreshState() {}; // 刷新状态protected:CUnit *m_pUnit; // 关联的游戏单位std::string m_strPresentationName; // 当前状态的表现名称
};

2. 状态机模板 (Fsm)

状态机模板类负责管理状态注册和状态切换：

template<typename classname, typename statetype, typename EVTID, typename PARAM>
class Fsm {
public:void SetState(statetype state) {// 退出当前状态if (m_stateFunc.find(m_state) != m_stateFunc.end()) {m_stateFunc[m_state].pBase->exit();}// 进入新状态m_last_state = m_state;m_state = state;if (m_stateFunc.find(m_state) != m_stateFunc.end()) {m_stateFunc[m_state].pBase->enter();}}void RegisterStateFunc(statetype state, FSMStateBase* cls) {m_stateFunc[state].pBase = cls;}void Update(float diff) {if (m_stateFunc.find(m_state) != m_stateFunc.end()) {m_stateFunc[m_state].pBase->update(diff);}}private:statetype m_state;        // 当前状态statetype m_last_state;   // 上一个状态MapStateFunc m_stateFunc; // 状态映射表
};

具体状态实现

1. 待机状态 (FSMStateStandBy)

void FSMStateStandBy::enter() {Base::enter();ref_ptr<CPresentationAction> p = m_pUnit->playStandbyPresentation();if (p) {Base::setPresentation(p->GetName());}
}void FSMStateStandBy::update(uint32 dwElapsed) {Base::update(dwElapsed);this->updateStandby(dwElapsed);
}

2. 移动状态 (FSMStateMove)

void FSMStateMove::enter() {Base::enter();ref_ptr<CPresentationAction> p = m_pUnit->playMovePresentation();if (p) {Base::setPresentation(p->GetName());}
}void FSMStateMove::update(uint32 dwElapsed) {Base::update(dwElapsed);this->updateMove(dwElapsed);
}

3. 受击状态 (FSMStateHitted)

void FSMStateHitted::enter() {Base::enter();ref_ptr<CPresentationAction> p = m_pUnit->playHittedPresentation();if (p) {Base::setPresentation(p->GetName());}// 特殊受击类型处理switch (mHittedType) {case zhuge_chuifeng:zhugeChuifengAction.readyToMove();break;}
}void FSMStateHitted::update(uint32 dwElapsed) {Base::update(dwElapsed);// 处理特殊受击类型的位移switch (mHittedType) {case zhuge_chuifeng:zhugeChuifengAction.move(dwElapsed);break;}
}

4. 技能状态 (FSMStateSkill)

void FSMStateSkill::enter() {Base::enter();// 获取技能数据S_SKILL *skillData = getData();// 播放技能表现ref_ptr<CPresentationAction> pa = gSPConditonMgr->getPresentationBySkillData(skillData);if (pa) {Base::setPresentation(pa->GetName());// 注册回调pa->OnStopSignal.notify(this, &FSMStateBase::OnStop);pa->OnFrameEventSignal.notify(this, &FSMStateBase::OnFrame);// 设置技能数据pa->SetUserData("SKILL_DATA", Any(skillData));}
}void FSMStateSkill::exit() {// 清理技能相关状态if (m_pUnit->isStatusById(IgnoreRTSRelation)) {m_pUnit->delStatusById(IgnoreRTSRelation);}Base::exit();
}

状态转换机制

1. 状态切换流程

2. 事件驱动的状态转换

// 注册事件处理
void RegisterEvt(statetype state, EVTID evt, classname* cls, statetype(classname::*f)(statetype, EVTID, PARAM)) 
{EvtProc& proc = m_mapTrans[state][evt];proc.notifyFunc.cls = cls;proc.notifyFunc.imp = f;
}// 事件分发
void DispatchEvent(EVTID evt, PARAM pms) {// 查找当前状态的事件处理auto itS = m_mapTrans.find(m_state);if (itS != m_mapTrans.end()) {auto itE = itS->second.find(evt);if (itE != itS->second.end()) {// 执行事件处理函数并切换状态SetState((itE->second.notifyFunc.cls->*itE->second.notifyFunc.imp)(m_state, evt, pms));return;}}
}

技能编辑器集成

1. 状态机在编辑器中的可视化

在技能编辑器中，状态机可以直观地展示：

[状态机视图]
| 当前状态: 技能状态 (STATE_SKILL_1) |
|------------------------------------|
| 可转换状态: |
| - 待机状态 (STATE_STANDBY) |
| - 移动状态 (STATE_MOVE) |
| - 受击状态 (STATE_HITTED) |
| - 死亡状态 (STATE_DEAD) |
| |
| 事件列表: |
| [动画事件] 帧事件(100): 触发伤害 |
| [动画事件] 结束事件: 返回待机 |

2. 状态与技能时间轴的关联

在技能编辑器中，状态切换可以与时间轴上的关键帧关联：

{"tracks": [{"type": "State","keyframes": [{"time": 0.0, "state": "STATE_SKILL_1"},{"time": 2.5, "state": "STATE_STANDBY"}]}]
}

3. 状态机调试功能

技能编辑器提供状态机调试工具：

状态切换历史记录
当前状态变量查看
事件触发模拟
断点调试功能

高级特性实现

1. 状态过渡机制

void FSMStateMove::enter() {// 检查是否可以进入过渡状态if (m_pUnit->canEnterTransitionToMove(m_pUnit->getLastFsmPrt())) {m_pUnit->setFsmState(STATE_TRANSITION_MOVE);return;}// 否则进入普通移动状态Base::enter();
}

2. 动画事件驱动状态切换

void RegisterAniEvt(statetype state, EVENT_ANI_E aniEvent, statetype retState) 
{AniEvtProc& proc = m_mapAniTrans[state][aniEvent];proc.retState = retState;
}void DispatchAniEvent(EVENT_ANI_E evt, CPresentationAction* anim, int param) {auto itS = m_mapAniTrans.find(m_state);if (itS != m_mapAniTrans.end()) {auto itE = itS->second.find(evt);if (itE != itS->second.end()) {SetState(itE->second.retState); // 切换到新状态}}
}

3. 状态特定的资源管理

void FSMStateDead::enter() {// 根据角色类型加载不同的死亡表现if (m_pUnit->isStatusById(Ghost)) {m_pUnit->doPressentation("ghost_dead");} else {m_pUnit->doPressentation("enter_dead");m_pUnit->doPressentation("enter_dead_effect");}
}

性能优化策略

1. 状态对象池

class StatePool {
public:FSMStateBase* Acquire(StateType type) {if (pool[type].empty()) {return CreateState(type);}auto state = pool[type].back();pool[type].pop_back();return state->Reset();}void Release(FSMStateBase* state) {pool[state->GetType()].push_back(state);}private:std::map<StateType, std::vector<FSMStateBase*>> pool;
};

2. 状态切换优化

// 避免不必要的状态切换
void SetState(statetype newState) {if (m_state == newState) {// 仅刷新状态，不执行完整切换if (m_stateFunc.find(m_state) != m_stateFunc.end()) {m_stateFunc[m_state].pBase->refreshState();}return;}// 执行完整状态切换...
}

3. 基于状态的LOD优化

void FSMStateBase::update(uint32 dwElapsed) {// 根据距离相机的距离调整更新频率float distance = Camera::Main()->DistanceTo(m_pUnit->Position);if (distance > LOD_DISTANCE) {// 低细节更新，每3帧更新一次if (frameCount % 3 == 0) {UpdateLOD(dwElapsed * 3);}} else {// 全细节更新UpdateFull(dwElapsed);}frameCount++;
}