표준 C # / Windows Forms 게임 루프 란 무엇입니까?

일반 Windows Forms와 SlimDX 또는 OpenTK 같은 일부 그래픽 API 래퍼를 사용하는 C #으로 게임을 작성할 때 주 게임 루프는 어떻게 구성해야합니까?

표준 Windows Forms 응용 프로그램에는 다음과 같은 진입 점이 있습니다.

public static void Main () {
  Application.Run(new MainForm());
}

클래스 의 다양한 이벤트를 연결 하여 필요한 것 중 일부 를 달성 할 수 있지만 , 이러한 이벤트는 코드의 비트를 게임 로직 오브젝트에 대한 지속적인주기적인 업데이트를 수행하거나 렌더링을 시작 및 종료하기위한 명확한 장소를 제공하지 않습니다. 틀.Form

그러한 게임이 표준 기술과 유사한 것을 달성하기 위해 어떤 기술을 사용해야합니까?

while(!done) {
  update();
  render();
}

게임 루프, 최소한의 성능 및 GC 영향과 관련이 있습니까?

이 Application.Run호출은 Windows 메시지 펌프를 구동합니다. 이는 궁극적으로 Form수업에 참여할 수있는 모든 이벤트를 강화합니다 . 이 생태계에서 게임 루프를 만들려면 응용 프로그램의 메시지 펌프가 비어있을 때를 듣고, 비어있는 동안 일반적인 "프로세스 입력 상태, 게임 논리 업데이트, 장면 렌더링"단계를 수행하여 프로토 타입 게임 루프를 수행하십시오. .

Application.Idle이벤트가 발생 때마다 한 번 응용 프로그램의 메시지 큐가 비워 및 응용 프로그램이 유휴 상태로 전환된다. 기본 폼의 생성자에서 이벤트를 연결할 수 있습니다.

class MainForm : Form {
  public MainForm () {
    Application.Idle += HandleApplicationIdle;
  }

  void HandleApplicationIdle (object sender, EventArgs e) {
    //TODO: Implement me.
  }
}

다음으로 응용 프로그램이 여전히 유휴 상태 인지 확인할 수 있어야합니다 . Idle응용 프로그램이 때 이벤트는 한 번 발사 됩니다 유휴. 메시지가 대기열에 들어간 후 대기열이 다시 비워 질 때까지 다시 시작되지 않습니다. Windows Forms는 메시지 큐의 상태를 쿼리하는 메서드를 제공하지 않지만 플랫폼 호출 서비스 를 사용 하여 해당 질문에 응답 할 수있는 네이티브 Win32 함수에 쿼리를 위임 할 수 있습니다 . 에 대한 가져 오기 선언 PeekMessage및 지원 유형은 다음과 같습니다.

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct NativeMessage
{
    public IntPtr Handle;
    public uint Message;
    public IntPtr WParameter;
    public IntPtr LParameter;
    public uint Time;
    public Point Location;
}

[DllImport("user32.dll")]
public static extern int PeekMessage(out NativeMessage message, IntPtr window, uint filterMin, uint filterMax, uint remove);

PeekMessage기본적으로 대기열에서 다음 메시지를 볼 수 있습니다. 존재하면 true를, 그렇지 않으면 false를 반환합니다. 이 문제의 목적을 위해 특별히 관련된 매개 변수는 없습니다. 중요한 반환 값일뿐입니다. 이를 통해 애플리케이션이 여전히 유휴 상태인지 (즉, 큐에 메시지가 없는지) 알려주는 함수를 작성할 수 있습니다.

bool IsApplicationIdle () {
    NativeMessage result;
    return PeekMessage(out result, IntPtr.Zero, (uint)0, (uint)0, (uint)0) == 0;
}

이제 완전한 게임 루프를 작성하는 데 필요한 모든 것이 있습니다.

class MainForm : Form {
  public MainForm () {
    Application.Idle += HandleApplicationIdle;
  }

  void HandleApplicationIdle (object sender, EventArgs e) {
    while(IsApplicationIdle()) {
      Update();
      Render();
    }
  }

  void Update () {
    // ...
  }

  void Render () {
    // ...
  }

  [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
  public struct NativeMessage
  {
      public IntPtr Handle;
      public uint Message;
      public IntPtr WParameter;
      public IntPtr LParameter;
      public uint Time;
      public Point Location;
  }

  [DllImport("user32.dll")]
  public static extern int PeekMessage(out NativeMessage message, IntPtr window, uint filterMin, uint filterMax, uint remove);
}

또한이 접근 방식은 표준 네이티브 Windows 게임 루프 와 최대한 비슷하게 (P / Invoke에 의존 함) 다음과 같습니다.

while (!done) {
    if (PeekMessage(&message, window, 0, 0, PM_REMOVE)){
        TranslateMessage(&message);
        DispatchMessage(&message);
    }
    else {
        Update();
        Render();
    }
}

Josh의 대답에 동의하면 5 센트를 더하고 싶습니다. WinForms 기본 메시지 루프 (Application.Run)는 다음과 같이 대체 될 수 있습니다 (p / invoke 제외).

[STAThread]
static void Main()
{
    using (Form1 f = new Form1())
    {
        f.Show();
        while (true) // here should be some nice exit condition
        {
            Application.DoEvents(); // default message pump
        }
    }
}

또한 메시지 펌프에 코드를 삽입하려면 다음을 사용하십시오.

public partial class Form1 : Form
{
    protected override void WndProc(ref Message m)
    {
        // this code is invoked inside default message pump
        base.WndProc(ref m);
    }
}

나는 이것이 오래된 스레드라는 것을 이해하지만 위에서 제안 된 기술에 대한 두 가지 대안을 제공하고 싶습니다. 내가 그들에게 들어가기 전에, 지금까지 제안한 함정 중 일부는 다음과 같습니다.

1. PeekMessage는이를 호출하는 라이브러리 메소드 (SlimDX IsApplicationIdle)와 마찬가지로 상당한 오버 헤드를 전달합니다.

2. 버퍼 된 RawInput을 사용하려면 UI 스레드 이외의 다른 스레드에서 PeekMessage를 사용하여 메시지 펌프를 폴링해야하므로 두 번 호출하고 싶지 않습니다.

3. Application.DoEvents는 타이트한 루프에서 호출되도록 설계되지 않았으므로 GC 문제가 빠르게 발생합니다.

4. Application.Idle 또는 PeekMessage를 사용하는 경우 유휴 상태 일 때만 작업하기 때문에 코드 냄새없이 창을 이동하거나 크기를 조정할 때 게임 또는 응용 프로그램이 실행되지 않습니다.

이 문제를 해결하려면 (RawInput 도로를 내려가는 경우 2 제외) 다음 중 하나를 수행 할 수 있습니다.

1. Threading.Thread를 만들고 게임 루프를 실행하십시오.

2. IsLongRunning 플래그를 사용하여 Threading.Tasks.Task를 작성하여 실행하십시오. 요즘 스레드 대신 작업을 사용하는 것이 좋으며 그 이유를 알기가 어렵지 않습니다.

이 두 가지 방법 모두 권장 방식과 마찬가지로 그래픽스 API를 UI 스레드 및 메시지 펌프에서 분리합니다. 창 크기 조정 중 리소스 / 상태 파괴 및 재생 처리가 단순화되어 UI 스레드 외부에서 완료된 경우 (메시지 펌프로 교착 상태를 피하기 위해주의를 기울임) 미학적으로 훨씬 전문적입니다.