四种常见游戏循环实现方式

最基本的游戏循环
```
bool game_is_running = true;

while（game_is_running）{
      update_game（）执行;
      display_game（）;
}
```
- 问题在于上述简单循环没有时间处理部分。
- 关于游戏循环事件的术语：
  - FPS:FPS是Frames Per Second的缩写。在上述实现的上下文中，它是每秒调用display_game（）的次数。
  - 游戏速度:游戏状态每秒更新的次数，换句话说，就是每秒调用update_game（）的次数。

方案一：FPS依赖于恒定游戏速度

const int FRAMES_PER_SECOND = 25;    //恒定的帧数
const int SKIP_TICKS = 1000 / FRAMES_PER_SECOND;

DWORD next_game_tick = GetTickCount();
// GetTickCount() returns the current number of milliseconds
// that have elapsed since the system was started

 int sleep_time = 0;
 bool game_is_running = true;

 while( game_is_running ) {
      update_game();
      display_game();

      next_game_tick += SKIP_TICKS;
      sleep_time = next_game_tick - GetTickCount();
      if( sleep_time >= 0 ) {
          Sleep( sleep_time );
      }
      else {
          // Shit, we are running behind!
      }
  }

解析：
- 两个重要变量来控制恒定帧数：
  - next_game_tick,这一帧完成的时间点
  - sleep_time:若大于0，则目前时间没到完成这一帧的时间点。启用Sleep等待时间点的到达;若小于0，则该帧的工作没完成。
- 恒定帧数的好处：防止整个游戏因为跳帧而引起画面的撕裂。性能较低的硬件会显得更慢；而性能高的硬件则浪费了硬件资源。

方案二：游戏速度取决于可变FPS
```
  DWORD prev_frame_tick; 
  DWORD curr_frame_tick = GetTickCount（）; 

  bool game_is_running = true; 
  while（game_is_running）{ 
      prev_frame_tick = curr_frame_tick; 
      curr_frame_tick = GetTickCount（）; 

      update_game（curr_frame_tick  -  prev_frame_tick）; 
      display_game（）; 
  }
```
- 解析
  - prev_frame_tick：上一帧完成的时间点
  - curr_frame_tick：目前的时间点
  - curr_frame_tick和prev_frame_tick的差即为一帧所需的时间，根据这一个变量，每一帧的时间是不一样的。FPS也是可变的。
  - 缓慢的硬件有时会导致某些点的某些延迟，游戏变得卡顿。
  - 快速的硬件也会出现问题，帧数可变意味着在计算时不可避免地会有计算误差。
  - 这种游戏循环一见钟情似乎很好，但不要被愚弄。慢速和快速硬件都可能导致游戏出现严重问题。此外，游戏更新功能的实现比使用固定帧速率时更难，为什么要使用它？
方案三：具有最大FPS的恒定游戏速度
- 我们的第一个解决方案，依赖于恒定游戏速度的FPS，在慢速硬件上运行时会出现问题。在这种情况下，游戏速度和帧速率都会下降。对此可能的解决方案可能是以该速率继续更新游戏，但降低渲染帧率。
```
  const int TICKS_PER_SECOND = 50;
  const int SKIP_TICKS = 1000 / TICKS_PER_SECOND;
  const int MAX_FRAMESKIP = 10;

  DWORD next_game_tick = GetTickCount();
  int loops;

  bool game_is_running = true;
  while( game_is_running ) {

      loops = 0;
      while( GetTickCount() > next_game_tick && loops < MAX_FRAMESKIP) {
          update_game();

          next_game_tick += SKIP_TICKS;
          loops++;
      }

      display_game();
  }
```
- 解析：
  - MAX_FRAMESKIP : 帧数缩小的最低倍数
  - 最高帧数为50帧，当帧数过低时，渲染帧数将降低（display_game()），最低可至5帧（最高帧数缩小10倍），更新帧数保持不变（update_game()）
  - 在慢速硬件上，每秒帧数会下降，但游戏本身有望以正常速度运行。
  - 游戏在快速硬件上没有问题，但是像第一个解决方案一样，你浪费了很多宝贵的时钟周期，可以用于更高的帧速率。在快速更新速率和能够在慢速硬件上运行之间找到平衡点至关重要。（最重要的原因是限制了帧数）
  - 缺点与第一种方案相似。

方案四：恒定游戏速度独立于可变FPS

  const int TICKS_PER_SECOND = 25;
  const int SKIP_TICKS = 1000 / TICKS_PER_SECOND;
  const int MAX_FRAMESKIP = 5;

  DWORD next_game_tick = GetTickCount();
  int loops;
  float interpolation;

  bool game_is_running = true;
  while( game_is_running ) {

      loops = 0;
      while( GetTickCount() > next_game_tick && loops < MAX_FRAMESKIP) {
          update_game();

          next_game_tick += SKIP_TICKS;
          loops++;
      }

      interpolation = float( GetTickCount() + SKIP_TICKS - next_game_tick )
                      / float( SKIP_TICKS );
      display_game( interpolation );
  }

解析：
- 渲染帧数是预测与插值实现的。 interpolation 计算等价的帧数

总结
- 游戏循环比你想象的更多。我们已经回顾了4个可能的实现，似乎有一个你应该避免的，这就是变量FPS决定游戏速度的那个。恒定的帧速率对于移动设备来说可能是一个很好而简单的解决方案，但是当你想要获得硬件所拥有的一切时，最好使用FPS完全独立于游戏速度的游戏循环，使用高帧速率的预测功能。如果您不想使用预测功能，可以使用最大帧速率，但为慢速和快速硬件找到合适的游戏更新速率可能会非常棘手。

翻译/参考文章：

deWiTTERS Game Loop https://dewitters.com/dewitters-gameloop/

四种常见游戏循环实现方式

翻译/参考文章：

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