如何设计 window 渲染循环？

Question

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

最重要的事情之一是渲染循环。我能想到的最幼稚的设计是让 renderloop 方法接受一个没有参数的函数指针，然后在循环方法中调用它，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。一方面，它暗示函数不能接受任何参数。这可能是也可能不是问题。

我做了一些研究，显然你可以传递带有任意数量参数的函数指针，但这似乎既困难又不建议。

另一种选择是通用仿函数，然后可以将参数定义为 class/struct 的一部分，避免必须处理它。

可能还有其他我不知道的潜在设计。

在 C++ 中，对于渲染循环，哪个是一个好的设计，首先要考虑使用的多功能性，其次是执行速度？

Answer 1

我的简短回答是：

使用 std::function 而不是原始函数指针。这为您提供了更大的灵活性，因为它可以容纳：

函数指针
方法指针（当然有对象）
仿函数
lambdas（有或没有实际上重复上述一个或另一个的捕获）。

您仍然需要为调用定义签名，但您可以提供您的回调上下文，这可能就是您所需要的。

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();
    }
}

（看起来和OP的原样差别不大。）

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（因为有同样的问题需要解决）。

两个通用的解决方案是

信号/信号处理程序（signal slot concept）
virtual 可以覆盖的事件处理程序方法。

信号基本上就是一个带有函数指针的容器（或 std::function 或类似的东西）。在某些情况下会发出信号（即调用存储的函数指针）。因此，其他对象可以在这种情况下得到通知（通过在信号中注册它们的信号处理程序）。所以，一个信号实际上和上面类似，只是函数指针不是临时提供的，而是存储在成员变量中。

另一种方法是在某些情况下调用 virtual 方法。要添加自定义行为，resp。必须派生基础 class 并且必须覆盖任务中的 virtual 方法。

在 OP 的情况下，这可能是这样的：

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 class 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。主要是 either/or 的选择——我不记得两者都可以用于某事。例如。可以为 QPushButton::clicked() 注册一个信号处理程序，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，但恕我直言，这并不完全相同。）

gtkmm 而不是（至少在我过去使用的版本 2 中）提供了我能记住的所有东西 virtual 方法和信号。因此，始终可以选择派生 gtkmm 小部件或 change/extend gtkmm 小部件的行为，只需注册一个信号处理程序即可。这可能会引入很少的额外性能成本，但对于应用程序编程来说非常方便。

如何设计 window 渲染循环？

How to design a window render loop?

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