从零开始C++游戏开发之第七篇：游戏状态机与回合管理

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在游戏开发的道路上，状态管理是一个无法绕开的重要课题。尤其是在棋类游戏中，游戏的进行需要有条不紊地按照回合推进，同时管理多个游戏状态，如“等待玩家加入”、“游戏进行中”、“结算阶段”等。如何优雅且高效地实现这些逻辑呢？状态机和回合管理是关键。

这一篇文章将带你探索如何利用状态机设计清晰的游戏逻辑，并实现稳定的回合管理。通过实际代码示例，我们将一步步拆解这些概念，让复杂的逻辑变得易于理解和实现。

什么是状态机？

状态机（State Machine）是一种用于管理系统状态转换的抽象模型。它通过一组定义好的状态和状态之间的转换规则（事件），来确保系统按照预期逻辑运行。

状态机的基本要素

状态（State）：系统所处的某个特定阶段。
事件（Event）：触发状态转换的条件或操作。
转换（Transition）：状态之间的变化逻辑。
初始状态（Initial State）：系统启动时的默认状态。
终止状态（Final State）：系统完成时的状态。

在棋类类游戏中，典型的状态包括：

等待玩家加入
发牌
游戏进行中
结算阶段

游戏状态机的实现

在 c++ 中，我们可以使用枚举类型和条件逻辑来实现简单的状态机。

示例代码：基本状态机实现

#include <iostream>
using namespace std;

// 定义游戏状态
enum GameState {
    WAITING_FOR_PLAYERS,
    DEALING_CARDS,
    PLAYING,
    GAME_OVER
};

// 当前状态
GameState currentState = WAITING_FOR_PLAYERS;

void handleState(GameState state) {
    switch (state) {
        case WAITING_FOR_PLAYERS:
            cout << "状态: 等待玩家加入..." << endl;
            break;
        case DEALING_CARDS:
            cout << "状态: 发牌中..." << endl;
            break;
        case PLAYING:
            cout << "状态: 游戏进行中..." << endl;
            break;
        case GAME_OVER:
            cout << "状态: 游戏结束！" << endl;
            break;
    }
}

void transitionTo(GameState newState) {
    currentState = newState;
    handleState(currentState);
}

int main() {
    handleState(currentState);

    // 模拟状态转换
    transitionTo(DEALING_CARDS);
    transitionTo(PLAYING);
    transitionTo(GAME_OVER);

    return 0;
}

优化建议

状态动作封装：为每个状态定义独立的处理逻辑。
事件驱动：通过事件触发状态转换，提高扩展性。

回合管理的核心

回合管理是棋类游戏的关键，它决定了玩家的操作顺序和回合流转的规则。

回合管理的基本流程

初始化玩家列表。
按顺序轮流让玩家操作。
检查游戏状态，决定是否继续。
结束当前回合，进入下一回合。

示例代码：基本回合管理实现

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

vector<string> players = {"Alice", "Bob", "Cindy"};
int currentPlayerIndex = 0;

void startRound() {
    cout << "开始新回合！" << endl;
    currentPlayerIndex = 0;
}

void nextTurn() {
    cout << "当前玩家: " << players[currentPlayerIndex] << endl;
    currentPlayerIndex = (currentPlayerIndex + 1) % players.size();
}

bool isGameOver() {
    // 简单条件：回合超过10次时结束
    static int roundCount = 0;
    roundCount++;
    return roundCount > 10;
}

int main() {
    startRound();

    while (!isGameOver()) {
        nextTurn();
    }

    cout << "游戏结束！" << endl;
    return 0;
}

设计要点

灵活性：支持动态调整玩家列表。
条件判定：每回合结束后检查游戏是否需要终止。

状态机与回合管理的结合

通过将状态机和回合管理结合，我们可以实现一个完整的游戏流程。

示例代码：状态机与回合管理结合

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

enum GameState {
    WAITING_FOR_PLAYERS,
    DEALING_CARDS,
    PLAYING,
    GAME_OVER
};

vector<string> players = {"Alice", "Bob", "Cindy"};
int currentPlayerIndex = 0;
GameState currentState = WAITING_FOR_PLAYERS;

void handleState(GameState state) {
    switch (state) {
        case WAITING_FOR_PLAYERS:
            cout << "状态: 等待玩家加入..." << endl;
            break;
        case DEALING_CARDS:
            cout << "状态: 发牌中..." << endl;
            break;
        case PLAYING:
            cout << "状态: 游戏进行中..." << endl;
            break;
        case GAME_OVER:
            cout << "状态: 游戏结束！" << endl;
            break;
    }
}

void transitionTo(GameState newState) {
    currentState = newState;
    handleState(currentState);
}

void nextTurn() {
    cout << "当前玩家: " << players[currentPlayerIndex] << endl;
    currentPlayerIndex = (currentPlayerIndex + 1) % players.size();
}

bool isGameOver() {
    static int turnCount = 0;
    turnCount++;
    return turnCount > 5;
}

int main() {
    handleState(currentState);
    transitionTo(DEALING_CARDS);
    transitionTo(PLAYING);

    while (!isGameOver()) {
        nextTurn();
    }

    transitionTo(GAME_OVER);
    return 0;
}