Tricks of the Game-Programming Gurus

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出版者:Sams Publishing
作者:Andre Lamothe
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1994-07
价格:USD 45.00
装帧:Paperback
isbn号码:9780672305078
丛书系列:
图书标签:
  • 游戏编程
  • 技巧
  • 经验
  • 大师
  • 编程技巧
  • 游戏开发
  • 游戏引擎
  • C++
  • 游戏设计
  • 代码优化
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具体描述

深入解析经典游戏设计与编程的基石:软件工程视角下的《电子游戏架构与实现》 这是一本关于如何从零开始构建稳定、高效、可维护的大型互动娱乐系统的权威指南。它摒弃了对特定引擎或工具的依赖,专注于揭示电子游戏开发领域最核心、最持久的工程原理和设计范式。 核心主题与内容概览 《电子游戏架构与实现》并非一本速成手册,它是一本面向严肃的软件架构师、资深开发者以及希望将游戏开发提升到工业级标准的工程师的深度技术专著。全书以软件工程的严谨性为指导,系统地梳理了现代复杂游戏系统的各个关键组成部分,强调在设计初期就嵌入可扩展性、性能和长期维护性的考量。 全书结构严谨,分为四大核心模块:底层引擎构建、核心系统设计、数据驱动与资源管理,以及性能优化与跨平台部署。 --- 第一部分:基石——底层引擎构建的哲学与实践 本部分着重于如何从最底层构建一个功能完备且灵活的游戏执行环境,这远超简单的渲染循环。 1. 实时系统的时间管理与调度 精确控制游戏世界的时间流逝是所有互动的基石。本章深入探讨了确定性模拟(Deterministic Simulation)的必要性,区分了固定时间步长(Fixed Timestep)与可变时间步长的适用场景。我们将详述如何实现一个健壮的主循环(Game Loop),确保渲染、物理更新、逻辑处理的精确顺序和同步。重点讲解了如何处理输入去耦,确保无论物理帧率如何变化,玩家的输入都能被及时、准确地捕获并应用于下一逻辑帧。 2. 内存管理与数据布局优化 在内存受限或需要极高访问速度的环境中,操作系统提供的标准内存分配器往往效率低下。本书详细介绍了内存池(Memory Pooling)、线性分配器(Linear Allocators)在游戏对象生命周期管理中的应用。更进一步,本章深入探讨了数据导向设计(Data-Oriented Design, DOD)的基本思想,如何通过优化数据缓存一致性(Cache Coherency)来最大化CPU的执行效率。对比了面向对象模型(OOP)在性能敏感区域的局限性,并提供了结构化数组(Array of Structures, AOS)与结构化数组(Structure of Arrays, SOA)的实践对比。 3. 组件化架构的深度剖析:实体-组件-系统(ECS)的工业化落地 组件化架构已成为构建可复用游戏逻辑的主流范式,但其真正难点在于实现一套高效的ECS框架。本书将ECS视为一种面向服务的架构(SOA)在游戏领域的体现。 实体(Entity): 不仅仅是ID,而是系统间交互的契约。 组件(Component): 纯粹的数据容器,强调无引用和最小耦合。 系统(System): 业务逻辑的载体,被设计为高度可并行化和可组合的操作集。 重点分析了如何设计系统调度器(System Scheduler)来处理复杂的依赖关系图(Dependency Graphs),确保系统按正确的拓扑顺序执行,并有效利用多核处理器的并行能力。 --- 第二部分:核心系统的设计范式 构建一个“引擎”不仅仅是运行时的机制,更是一套管理复杂交互和状态的机制。 4. 状态机与行为树:复杂AI与游戏流程控制 游戏逻辑的复杂度往往体现在状态的转换上。本书区分了有限状态机(FSM)的适用边界,并详述了分层状态机(Hierarchical State Machines, HSM)如何解决状态爆炸问题。随后,我们转向更具表现力的行为树(Behavior Trees, BT),不仅讲解了其基本结构(选择器、序列器、装饰器),更关键的是如何将异步操作和延迟执行优雅地融入到BT的节点执行流程中,使其成为处理复杂、响应式AI决策的利器。 5. 碰撞检测与物理世界的抽象 本章专注于如何将真实世界的物理抽象为可计算的模型。我们探讨了空间分区结构(Spatial Partitioning Structures),如四叉树(Quadtree)、八叉树(Octree)及其在Broad Phase碰撞检测中的效率优势。对于Narrow Phase,重点分析了分离轴定理(Separating Axis Theorem, SAT)在凸多边形接触检测中的应用,以及如何构建一个健壮的接触缓冲队列(Contact Manifold)来处理连续碰撞检测(CCD)中的隧道效应(Tunneling)。 6. 脚本层与主机语言的桥接(Interoperability) 现代游戏开发倾向于在快速迭代的脚本语言(如Lua, Python)中实现高层逻辑,但性能关键代码仍需C++实现。本书详细阐述了如何设计一套双向绑定(Two-Way Binding)系统,确保数据类型安全、异常传播正确,并最小化跨语言调用带来的性能开销。我们讨论了JIT(Just-In-Time)编译脚本语言对实时系统的潜在风险,并提供了沙箱(Sandboxing)机制的实现方法。 --- 第三部分:数据驱动与资源生命周期管理 资源是游戏消耗的主要载体,高效的管理直接决定了加载时间和内存占用。 7. 资源管道化与资产序列化 资源(模型、纹理、音频)的原始格式往往不适合实时加载。本章重点讲解资源管道(Asset Pipeline)的设计,即如何将原始数据转化为引擎优化的二进制格式。我们深入研究了序列化(Serialization)的挑战,对比了JSON、XML、Protobuf以及自定义二进制格式的优劣。核心在于实现版本控制的序列化方案,确保旧资源在新引擎版本中仍能被正确解析。 8. 异步加载与流式传输系统 卡顿(Stuttering)是用户体验的头号杀手。本章旨在消除加载时的同步等待。详细介绍了任务系统(Task System)如何与资源加载器协同工作,实现资源的预取(Prefetching)和优先级调度。探讨了内存映射文件(Memory-Mapped Files)在快速初始化大型数据块方面的应用,以及如何设计流式资源管理器来动态管理可见范围内的资源,而非一次性将所有内容加载到内存中。 --- 第四部分:性能工程与系统部署 软件工程的终极检验在于其在目标硬件上的表现和部署的便利性。 9. 性能分析与瓶颈诊断的艺术 “你不能优化你无法衡量的东西。” 本章提供了一套系统化的性能分析方法论,远超简单的帧率计数器。 硬件级分析: 如何利用性能计数器(如Intel VTune, AMD uProf)来理解CPU分支预测失误、内存延迟和指令级并行性。 软件级剖析: 讲解统计性剖析(Statistical Profiling)相对于传统侵入式剖析的优势,以及如何构建轻量级的自定义事件标记系统来追踪特定游戏逻辑的耗时分布。 10. 跨平台抽象层(HAL)与编译目标管理 要实现真正的跨平台部署,必须将平台特定的API调用隔离。本书详述了如何设计一个健壮的硬件抽象层(Hardware Abstraction Layer, HAL),用于封装操作系统(如Win32, POSIX)、图形API(DirectX, Vulkan, Metal)和底层I/O操作。重点讨论了条件编译宏(Conditional Compilation)的合理使用,以及如何利用编译时元编程(Compile-Time Metaprogramming)来优化不同平台的初始化代码。 --- 本书的独特价值 《电子游戏架构与实现》的价值在于其中立性和深度。它不推销任何商业解决方案,而是教授读者构建自己解决方案的蓝图。通过对松耦合、高内聚、数据导向原则的坚持,本书旨在培养从业者具备设计出能够持续演进、轻松移植到下一代硬件架构的电子游戏系统的核心能力。它提供的知识是软件架构的普遍真理,而非昙花一现的技术热点。

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读后感

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用户评价

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这本书的另一个亮点在于它对“设计哲学”的探讨,远超出了单纯的技术实现范畴。它花了相当大的篇幅去讨论如何将艺术感和功能性完美融合在代码结构中。例如,在讨论到资源管理模块时,它不仅提供了高效的内存池实现,还深入分析了不同加载策略对玩家感官体验(如加载等待时间的主观感受)的影响,并提出了基于心理学模型的预加载方案。这种跨学科的视角,使得这本书的读者群体可以不局限于纯粹的程序员,对于游戏设计师或者架构师也具有极高的参考价值。我特别喜欢它在描述抽象概念时所采用的比喻,比如将游戏状态机比作一个精密的瑞士钟表,每一个齿轮的咬合都必须精确无误,否则整个系统就会停摆。这些比喻非常生动,能帮助读者快速建立起宏观的系统认知,而不是仅仅停留在调试某一个具体Bug的层面。这本书的价值在于,它不仅仅教你“如何做”,更重要的是教你“为什么要这样做”,这种深层次的思考是区分普通开发者和真正大师的关键。

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这本书的实用性强到令人咋舌,简直就是一本为解决实际问题而生的工具箱。我曾在参与一个多人在线游戏的延迟补偿系统开发时陷入僵局,官方文档的解释含糊不清,社区的讨论也众说纷纭。当我翻到书中关于“客户端预测与服务器回滚”那一节时,作者用极其清晰的图示和伪代码,勾勒出了一个健壮且可扩展的同步框架。他甚至没有回避那些边界情况——比如当网络波动达到某个阈值时系统应该如何优雅地降级——这些都是在实际工作中经常遇到的“烫手山芋”。阅读完后,我立刻回去修改了我们原有的代码结构,那种豁然开朗的感觉,就像是推开了一扇蒙尘的窗户,阳光瞬间照了进来。而且,这本书的参考文献部分做得非常详尽,每当它引用了某个前沿的研究或者一个经典算法时,都会给出出处,这使得读者可以根据自己的兴趣点,进行更深入的二次探索,极大地拓宽了知识的边界。这绝对不是那种写完就束之高阁的“一次性读物”,而是需要反复翻阅,每次都能带来新感悟的“常青树”。

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我对这本书的初印象是它异常的“厚重感”,那种不是指页数多,而是指内容密度高到让你需要放慢速度才能消化。它在介绍那些看似基础的数学概念时,并没有简单地套用教科书的定义,而是直接将其与游戏引擎中的具体应用场景挂钩,比如如何用向量运算来精确控制角色的碰撞反应,或者如何利用矩阵变换来实现复杂的镜头跟随效果。这种“即学即用”的教学方法极大地提升了学习的效率和兴趣。我记得有段时间我一直在跟进一个关于实时物理模拟的项目,遇到了很多关于数值稳定性的难题,翻阅这本书的某个章节后,作者对于龙格-库塔积分法的改进应用给了我全新的思路。更难能可贵的是,作者在行文风格上保持了一种近乎于“对话”的亲切感,虽然主题很技术化,但语气却像是一位经验丰富的导师在耳边低语,时不时还会穿插一些行业内的“黑话”或者历史轶事,让整个阅读过程充满了发现的乐趣,而不是枯燥的啃书。这让我想起很多年前在论坛里求教大神时的那种感觉,非常难得。

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这本书的装帧设计倒是挺别致的,封面那种深邃的蓝黑配上那种有点蒸汽朋克感的金色线条,一眼看上去就让人觉得里面肯定藏着不少硬核的干货。我拿到手的时候,光是摸着那种略带磨砂质感的封面,心里就已经对里面的内容充满了期待。这本书的字体排版也处理得很到位,行距和字号都恰到好处,即便是面对那种密密麻麻的算法描述和代码示例,长时间阅读也不会觉得眼睛特别吃力。不过,说实话,我最欣赏的还是它在内容结构上的严谨性。它不是那种零散的技巧堆砌,而是围绕着几个核心的游戏开发理念,层层递进地展开讨论,就好像一位经验丰富的老手在耐心地为你铺设一条通往精通的阶梯。我记得有一章专门讲到了游戏循环的优化,里面提出的几种异步处理机制,即便是对于我这种有几年经验的开发者来说,也是醍醐灌顶。它没有停留在理论的层面,而是结合了实际游戏案例,展示了如何在不同硬件限制下找到最佳的平衡点,这种务实精神是很多纯理论书籍所不具备的。光是这部分的深度和广度,就足以让它在同类书籍中脱颖而出,成为案头必备的参考手册。

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这本书的深度和广度让人不得不对作者的资历产生敬畏之情。它没有刻意去追逐最新的热门框架或者技术名词,反而将重心放在那些经过时间检验、根植于计算机科学核心的原理之上。例如,在讲解图形渲染管线时,它并没有把重点放在某个特定API的函数调用上,而是深入剖析了变换矩阵的本质,以及光栅化过程的底层原理,甚至追溯到了GPU并行计算的架构设计。这种对“为什么”的极致探究,让读者不再是API的奴隶,而是能够真正掌控底层逻辑的“造物主”。我特别欣赏作者在描述复杂算法时所展现出的那种冷静和精确,每一个数学符号、每一个逻辑分支都被置于最恰当的位置,逻辑链条严密到几乎没有一丝可供质疑的地方。对于那些渴望从“会写代码”迈向“精通架构”的专业人士来说,这本书简直是一剂强效的催化剂。它要求读者投入精力,但所回报的知识深度和思维模式的重塑,远远超出了购买这本书所付出的代价,这是一笔极度划算的知识投资。

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