智能設備中跨平臺游戲框架的設計與實現(xiàn)

石倩倩

（武漢郵電科學研究院，430074）

0 引言

目前的智能終端的應用開發(fā)技術作為移動互聯(lián)網(wǎng)鏈上的關鍵環(huán)節(jié)，其關鍵技術的突破對于整個產(chǎn)業(yè)鏈健康和快速發(fā)展具有重要意義。智能終端應用開發(fā)技術基本都是針對具體操作系統(tǒng)平臺提供針對性的開發(fā)語言和工具進行開發(fā)，開發(fā)者針對一個操作系統(tǒng)開發(fā)應用后，需要花費大量的時間和精力進行跨平臺移植工作，導致開發(fā)周期長，開發(fā)門檻高。對于一個公司，甚至會有不同的部門去開發(fā)不同操作系統(tǒng)上的應用。而對于開發(fā)應用的公司來說，這些主流的操作系統(tǒng)都是不能舍棄的，誰也不能預測未來到底會朝向哪里發(fā)展，同時用戶對于不同操作系統(tǒng)有不同的偏愛，我們無法說明哪一個更好或者更加優(yōu)質。以開發(fā)游戲公司為例，要去為每個操作系統(tǒng)分別，單獨的去開發(fā)游戲應用來說，代價太高。而基于跨平臺引擎去開發(fā)應用能夠大大減少開發(fā)的工作量，成本，以及開發(fā)周期。

1 跨平臺引擎介紹

1.1 什么是跨平臺游戲引擎

如果不使用跨平臺的游戲引擎去開發(fā)游戲，那么必須在不同的平臺，例如android，iOS，blackberry，windows phone 上單獨的去編寫代碼。跨平臺的優(yōu)勢就在于，它大大減小了開發(fā)人員的工作量。在開發(fā)過程中，可以只是用一種語言，同時進行一次編寫工作，再在不同的編譯環(huán)境下去編譯，編譯完成后生成不同運行環(huán)境的文件，就可運行在這些操作系統(tǒng)只上了。

1.2 什么是Cocos2d-x 游戲引擎

Cocos2d-x 提供的框架外，游戲可以寫在C++或者LUA 中，使用API 和Cocos2d-iPhone 完全兼容。Cocos2d-x 項目可以很容易地建立和運行在iOS，Android，黑莓Blackberry 操作系統(tǒng)和更多操作系統(tǒng)之上。Cocos2d-x 還支持Windows、Mac 和Linux 等桌面操作系統(tǒng)，因此，我們可以編寫的源代碼很容易在桌面操作系統(tǒng)中編輯和調試，也可以很方便的移植進PC，平板，和智能電視中。

1.3 Cocos2d-x 游戲引擎的優(yōu)勢

作為Cocos2d 的C++版本，目前有大量Cocos2d 的經(jīng)驗分享。C++版本對于非本行業(yè)出身的人來說可能是一種福音。支持iOS、Android、Windows 等平臺，跨平臺開發(fā)者的福音。它是開源免費、易學易用、龐大的工具鏈支持。

1.4 Cocos2d-x 游戲引擎的劣勢

每個平臺有自己的特點，因此開發(fā)過程中有很多需要注意的地方。首先對于開發(fā)語言，Cocos2d-x 目前維護三種語言，C++,JS,C#。C#是專門為Windows phone7 設計的，這將導致原本用C++寫的代碼，在移植到Windows phone7 上需要做一個簡單的語言翻譯工作，JS 雖然可以跨平臺，但是HTML5 還不夠成熟，在PC 上效率完全很好，但是在手機，平板，智能電視上上則還有很多難題需要解決。

2 基于Cocos2d-x 游戲的設計

2.1 游戲的目標

這里給出一款游戲，名為“手指手紙”。該游戲基于Cocos2d-x 來設計游戲的框架。其思想是以廁所為主題，主頁面就是廁所的場景，不同的設施就是對于不同的場景的按鈕，當點擊馬桶是進入了模式的選擇。在模式場景中，“小試牛刀”、“娛樂自身”和“挑戰(zhàn)極限”對應于不同的模式。當用戶點擊任意一個模式后將進入游戲主體，出來一定張數(shù)的紙片，“小試牛刀”和“娛樂自身”模式中會記錄消除所有的紙片的時間。時間越少排名將越靠前。在“挑戰(zhàn)極限”模式中是指定的29s 內消除的張數(shù)，張數(shù)越多排名越靠前。

2.2 中心管理器類

如上圖所示，一個簡單小游戲，卻有著很復雜的場景切換，例如結束場景，會根據(jù)不同情況切換到不同其他場景。如果這種切換工作都交由當前場景來完成，也就是在當前場景的類的方法中切換到其他場景，調用方法為“pDirector->replaceScene(pScene)”，顯然，這樣會更加復雜。而在這里，“手指手紙”游戲使用了一個負責管理整個游戲的管理器類。中心管理器幫助我們完成所有的工作。每個場景只負責加載層。在每個場景中不需要關心要切換到哪個場景。

2.2.1 中心管理器類的設計

下圖為“手指手紙”游戲主體框架的設計：

圖1“手指手紙”游戲主體框架的設計

游戲進入中心管理后進行的動作順序為：

加載配置文件。得到關于聲音的開或關，游戲模式的默認選擇，和金幣的數(shù)量等等配置。

進入logo 場景。首先需要加載所有的圖片。

根據(jù)用戶的選擇，切換到不同的場景接口方法。

切換到下一個場景。

場景的返回方法。

存儲和更新所有改變的數(shù)據(jù)。

在3 到6 中進行循環(huán)，直到用戶退出游戲。

很顯然，在這個設計框架中，中心管理器類相當于調度器或分發(fā)器，同網(wǎng)絡互聯(lián)設備中路由器的功能一樣。它根據(jù)得到的信號或者值，去判斷進入哪個場景。這樣簡化了場景設計的復雜度。也方便了游戲軟件的再度利用。

在AppDelegate.cpp(Cocos2d-x 游戲的通用入口文件)中通過以下代碼進入管理類中，實現(xiàn)進入整個游戲的分發(fā)中心。

在run 方法里面不停的根據(jù)情況調用切換不同的場景。以下是run 方法實現(xiàn)內容：

在這個方法中，首先根據(jù)給定不同的場景ID 去判斷進入不同的場景，然后再在MainScenseRun()等這類方法中進行切換工作。

2.2.2 中心管理器框架設計的優(yōu)點

通過中心管理器類去調度和分發(fā)游戲的場景，實現(xiàn)了游戲的可擴展性。當需要升級游戲版本，或者添加更多的場景時，利用這樣的管理器類，方便了開發(fā)人員的維護。開發(fā)人員不需要再在其他的場景中進行再次添加和修改，只需要在中心管理器中添加場景的切換借口。

同時，由于很多的游戲都有類似處，例如同樣的logo 場景，類似的排行榜，商店等，當開發(fā)另一款游戲時，通過這個中心管理器框架，可以很方便的調用以前已經(jīng)實現(xiàn)好的場景功能，便于后續(xù)游戲的制作，和移植。

2.3 游戲主體場景中層的設計

2.3.1 層的概念

CCLayer 是處理玩家觸摸事件的CCNode 子類。它隸屬于場景之下的游戲元素，同時知道怎樣渲染自己。可以修改它的透明度，游戲玩家就可以看到當前層下面的其他層。由于CCLayers 在我們定義游戲的外觀和行為方面非常有用，所以，需要花很多編程時間編寫CCLayer 子類。

2.3.2 游戲中層的設計

以“手指手紙”游戲為例，場景大致可以分為三層: 背景層：背景圖片

菜單層：中間的各種菜單項

觸摸動作層：實現(xiàn)觸摸以及動作事件

層次結構如圖2 所示：

圖2“手指手紙”游戲場景中層的設計

當手指在屏幕上滑動，如果滑動的是最上面的一個精靈（手指在最上層紙片內滑動），精靈跟隨手指的滑動而滑動，如果是紙片滑動一定距離，它將飛速劃出屏幕，并消失。

在場景中，添加了3 個層,定義backGroundLayer 為背景層，buttonLayer 為菜單層，spriteLayer 為觸摸動作層。如下調用是添加了這三個層次。

this->addChild(backGroundLayer)；

this->addChild(buttonLayer)；

this->addChild(spriteLayer)；

把所有同類型的實現(xiàn)放在同一層次，不同類型的放在不同層次，方便了層與層的隔離。使得了復雜的場景簡單化。

2.4 游戲部分呈現(xiàn)

2.4.1 智能手機中的呈現(xiàn)

“手指手紙”游戲在在經(jīng)過框架的設計，代碼的編寫，以及3大主流平臺的編譯，生成后，可有效的運行在智能設備當中。以下是游戲在智能手機中運行時的呈現(xiàn)畫面，智能電視，和平板中的運行效果并沒有太大差異。圖3 是游戲的最終實現(xiàn)畫面。其他的排行榜和商店這里沒有列出具體呈現(xiàn)。

圖3“手指手紙”游戲呈現(xiàn)

2.4.2 其他智能設備的移植

若要呈現(xiàn)在智能電視中和平板電腦中，不同的只是分辨率上的差異，Cocos2d-x 2.0 以上的版本提供了多分辨率的適應。因此可以不需要使用多套圖片資源，即能自適應進各種分辨率設備。setDesignResolutionSize()。

這個函數(shù)用于指定一個 OpenGL 視圖，然后將這個視圖映射到設備屏幕上。根據(jù)不同的設定，視圖會自動縮放顯示內容，為 Cocos2d-x 自適應多種分辨率提供了基本支持。

3 總結與展望

本文以一款游戲為例，介紹了如何使用跨平臺游戲引擎開發(fā)，并且提供了基于它開發(fā)游戲的框架。本文使用的跨平臺引擎為Cocos2d-x 游戲引擎。針對不同類型的游戲，通常只需要單獨實現(xiàn)最上層的游戲邏輯系統(tǒng)，而剩余的模塊完全可以復用。本文所提供的游戲框架方便再次使用，同時也更具擴展性。同時還實現(xiàn)了游戲的跨平臺運行，該游戲能良好的運行在iOS, windows phone ,以及android 系統(tǒng)上。讀者可在各平臺應用商店下載。

[1] 陸鋼,朱培軍,李慧云,文錦軍:智能終端跨平臺應用開發(fā)技術研究.電信科學[J],2012,(05)

[2] 百度文庫. 2013Q1 智能手機操作系統(tǒng)的市場排行榜.http://wenku.baidu.com/view/1b9c2e10b52acfc789ebc969.html

[3] 劉劍卓 .Cocos2d-x 游戲開發(fā)技術精解[M].北京：人民郵電出版,2013.105-108F