如何设计窗口渲染循环

How to design a window render loop?

本文关键字：循环 窗口      更新时间：2023-10-16

我正在尝试设计一个窗口对象，其工作是处理GLFW窗口的所有功能(初始化、回调、输入处理…)

最重要的事情之一是渲染循环。我能想到的最天真的设计是让renderloop方法获取一个没有参数的函数指针，然后在循环方法内部调用它，如下所示：

class Window
{
public:
Window();
~Window();
void WindowLoop(void (*f) (void));
protected:
GLFWwindow* window;
};

void Window::WindowLoop(void (*f) (void))
{
while(!glfwWindowShouldClose(window))
{
f();
glfwPollEvents();
}
}

然而，这带来了很多限制。首先，这意味着函数不能接受任何参数。这可能是个问题，也可能不是个问题。

我已经做了一些研究，显然你可以传递函数指针，这些指针采用任意数量的参数，但这似乎既困难又不可取。

另一个选项是通用函子，然后可以将参数定义为类/结构的一部分，从而避免处理它。

可能还有其他我不知道的潜在设计。

对于渲染循环，在C++中哪一个设计是好的，试图优先考虑使用的多功能性和执行速度？

我的简短回答是：

使用std::function而不是原始函数指针。这给了你更多的灵活性，因为它可以容纳：

  • 函数指针
  • 方法指针(当然有对象)
  • 函子
  • lambdas(有或没有捕获，它实际上重复上面的一个或另一个)

您仍然需要为调用定义签名，但您可以提供回调上下文，这可能正是您所需要的。

所以，这就是它的样子：

#include <functional>
class Window
{
public:
Window();
~Window();
void WindowLoop(std::function<void()> f);
protected:
GLFWwindow* window;
};

void Window::WindowLoop(std::function<void()> f)
{
while(!glfwWindowShouldClose(window))
{
f();
glfwPollEvents();
}
}

(它看起来与OP的原始样本没有太大区别。)

三思而后行，我发现值得一提的是小部件集及其提供的解决方案(因为有相同的问题需要解决)。

两种通用解决方案是

  • 信号/信号处理程序(信号槽概念)
  • 可重写的事件处理程序的virtual方法

信号基本上只不过是一个带有函数指针(或std::function或类似的东西)的容器。在某些情况下会发出信号(即调用存储的函数指针)。因此，在这种情况下，其他对象可以得到通知(通过在信号中注册它们的信号处理程序)。因此，除了函数指针不是临时提供的而是存储在成员变量中之外，信号实际上与上述类似。

另一种选择是在某些情况下调用virtual方法。要添加自定义行为。基类必须派生，并且必须重写quest中的virtual方法。

在OP的情况下，这可能看起来像这样：

class Window
{
public:
Window();
~Window();
void WindowLoop();
protected:
virtual void step();
protected:
GLFWwindow* window;
};

void Window::WindowLoop()
{
while(!glfwWindowShouldClose(window))
{
step();
glfwPollEvents();
}
}
void Window::step() { /* empty placeholder */ }

要在应用程序中使用它，Window的派生类是强制性的：

class GameWindow: public Window {
protected:
virtual void step() override;
};
void GameWindow::step()
{
// Do the game step stuff (e.g. rendering)
// where this (of type GameWindow) can provide the necessary context.
}

关于Qt，有各种情况的信号和virtual方法，例如小部件中的事件处理程序。大多数情况下可以选择/或–我不记得这两种东西都有。例如，可能存在为QPushButton::clicked()注册的信号处理程序，但要将事件处理程序自定义为mousePressEvent()，必须重载Qt小部件以覆盖事件处理程序方法。(也有事件过滤器的概念，但IMHO这并不完全相同。)

gtkmm(至少在我过去使用的版本2中)提供了我能记住的virtual方法和信号的所有内容。因此，总是可以选择派生gtkmm小部件，或者仅通过注册信号处理程序来更改/扩展gtkmm部件的行为。这可能会带来很少的额外性能成本，但对于应用程序编程来说非常方便。

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