[发明专利]一种基于DirectX平台的游戏引擎数据处理系统及方法

权利要求书

1.一种基于DirectX平台的游戏引擎数据处理系统，其特征在于，所述基于DirectX平台的游戏引擎数据处理系统包括：

核心系统，用于对游戏的内存、容器、字符串、异常、日志进行管理与处理；

渲染系统，用于定义和处理渲染相关功能，所述功能包括纹理的加载和渲染、文本布局的创建和渲染、字体文件的加载、几何形状的处理；

事件系统，用于定义和管理游戏事件；

场景系统，用于对游戏场景与场景中的元素进行处理与管理；

动画系统，用于制作游戏动画，动画为补间动画或帧动画；

音频系统，用于进行音频文件加载、播放；

GUI系统，用于处理游戏界面中的按钮、菜单；

工具库，用于提供定时任务、资源管理、文件管理、异步任务相关处理工具；

第三方库，用于调用第三方库实现相应功能；

所述基于DirectX平台的游戏引擎数据处理系统的渲染系统对Direct2D、DXGI和Direct3D的驱动层接口进行封装，兼容Direct3D10和Direct3D11；

所述基于DirectX平台的游戏引擎数据处理系统使用插件形式构架，支持灵活的插件形式的组件增加方式；

所述基于DirectX平台的游戏引擎数据处理系统使用侵入式链表，并使用所述链表构建场景中的树形结构；

所述基于DirectX平台的游戏引擎数据处理系统使用侵入式智能指针进行内存管理，所述智能指针将引用计数的相关操作托管到其他类中；

所述基于DirectX平台的游戏引擎数据处理系统使用字符串容器，所述字符串容器针对常量字符串进行了优化；

所述基于DirectX平台的游戏引擎数据处理系统使用数组容器，所述数组容器针对非类类型的容器元素的内存操作进行优化；

核心系统中的函数库和类库在以下几个方面进行优化和改进：

A、设计和实现vector容器类；该类会对容器元素类型进行判断，若元素类型为内置类型，则使用内存操作函数直接对底层进行操作，这个功能通过模板类的偏特化实现，vector类本身不包含内存操作，而是通过vector_memory_manager实例操作内存，偏特化后的vector容器针对不同类型的容器元素采用不同类型的vector_memory_manager；

B、设计和实现basic_string字符串类；basic_string类中包含一个原始字节数组和常字符串指针的匿名union联合体，默认情况下只持有常量字符串指针，而不进行内容拷贝；当需要操作字符串实际内容时，basic_string自动完成字符串内容的懒拷贝，该过程对于用户是透明的；

C、设计和实现intrusive_ptr侵入式智能指针类；智能指针只需要保存引用计数对象的地址，根据RAII原理在析构函数中减少该对象的引用计数；

D、设计和实现intrusive_list侵入式链表类；侵入式链表中的元素本身就是迭代器，储存了节点的前驱后继，并通过继承intrusive_list_item的方式实现链表结构，不需要额外的储存空间；

E、设计和实现function伪函数类；function类将所有类型的functor抽象为callable类型，并保存callable基类指针；callable类通过虚函数invoke实现实际的函数调用过程，所有的callable对象都是引用计数对象；派生自callable的proxy_callable类、proxy_mem_callable类和proxy_const_mem_callable类分别完成对完成functor对象、类成员函数、类常函数的代理调用；

F、设计和实现Matrix3x2矩阵类；3x2大小的矩阵用于表示二维世界中的坐标变换关系，矩阵类在计算多个矩阵的乘法时，会创建一个开销小于预设值的对象来储存乘法的左右操作数，即通过该对象储存表达式本身，当获取表达式结果时，一次性将表达式展开，计算结果直接存入新的变量中；

所述事件系统为游戏开发者提供了事件处理机制，事件是指包含鼠标位移、鼠标点击、键盘按键按下、窗口大小变化、窗口标题变化在内的游戏应用程序所可能发生的情况，当一个事件发生时，事件系统将事件分发到各个事件支持组件，游戏开发者设置事件监听器以监听某一特定类型的事件的发生，并处理该事件；

所有组件注册在Application类上，并随着该类的启动进行初始化，Application类首先通过WindowsAPI判断是否有事件发生，当有事件发生时该类会调用事件支持组件的相应函数；然后进入更新流程，更新流程用于更新游戏数据和状态，更新流程分为更新前、更新时、更新后三个步骤，其中更新前和更新时以组件的注册顺序通知各组件，更新后以组件注册的逆序通知各组件；随后进入渲染流程，渲染流程分为渲染前、渲染时、渲染后三个步骤，其中渲染前和渲染时以组件的注册顺序通知各组件，渲染后以组件注册的逆序通知各组件；Application类不断循环整个过程，直到游戏退出时卸载所有组件；

事件系统在分发事件的过程中，首先在Windows消息循环中获取产生的消息，将消息分发给注册在Application上的所有事件支持组件，其中Director类是默认注册的事件支持组件之一，Director类用于管理场景的更新、渲染、过渡和事件分发，该类收到事件后会把事件转发给当前场景；场景是Stage类，Stage类会递归地把事件分发给它的子节点，每个节点都先调用相应的事件监听器，然后继续向节点树的下层分发。