GAMEMAKER STUDIO 系列：简单状态机

liefeng603

文/Nathan Ranney
译/highway

按照设计，状态机一次只能处于一种状态。 由我们来定义对我们的情况有意义的状态，以及它们之间的关系。 在本文中，我们将使用状态机来控制在任何给定时间可用的玩家操作，允许我们设置角色并定义角色可以执行的操作。

大家好， 今天我想告诉你如何设置一个简单的状态机。 状态机是一种数据结构，顾名思义，它跟踪不同的状态。 例如，我们的游戏可能有三种状态：“游戏运行”，“游戏暂停”和“游戏结束”。我们可能会使用状态机来记住哪一个处于活动状态，并定义如何从一个状态转换到另一个状态（请参阅 上面的图片）。

基础设置

在开始之前，你需要将这些动画添加到工程中。 从此链接下载精灵并将其添加到你的项目中。 我已经恰当地命名了文件，因此只要确保精灵的名称与文件名相匹配，就可以将其添加到 GMS 中。 继续添加所有精灵 - 甚至是敌人的精灵 - 因为我们将在以后的文章中需要这些精灵。 确保每个精灵的原点是 （16，32）。


枚举，控制器和持久性

为了设置我们的状态机，我们首先确定哪些状态是可能的，以及我们如何在代码中识别它们。 由于这个例子都是关于角色动作的，所以让我们定义那些动作是什么，并给每个动作一个整数 id。 最简单的方法是使用 enum（枚举，Enumeration 的缩写），它是在自定义变量类型下保存的常量的集合。 如果你熟悉 Gamemaker 中的 Macros（宏），那么枚举就是这样的。 我更喜欢使用枚举，因为它们比宏更容易管理和跟踪。

1. 创建一个脚本并将其命名为enum_init。 添加以下行。
   
2. //states enum states
   
3. {     
   
4.     normal,     
   
5.     crouch,      
   
6.     attack,     
   
7.     hit
   
8. }

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请注意，我们不必设置每个条目的值，枚举自动将值0指定为“正常”，然后在每个条目后递增。 我们可以随时获得值

1. var example = states.attack;
   
2. show_message(string(example));  //output: 3

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实际上，你可以通过为每个条目指定值来覆盖枚举的自动编号，但重要的是要重申枚举是常量。 它们定义后无法更改！

枚举也是全局的，这意味着任何对象都可以访问它们。 这对我们的状态机来说非常完美。

现在我们有了枚举，我们在哪里实例化它？ 从非持久对象调用这些变量，比如我们的 oPlayer 对象，不是最好的主意。 我们想要做的是创建一个持久的控制器对象（它始终存在），以管理许多对象可以访问的枚举和其他数据类型之类的东西。 继续创建一个新对象并将其命名为“con”（译注：建议还是 oController 这样与其他对象保持相同的命名前缀，在看代码时会比较易读。）。 我喜欢保持我的控制器名称简短，因为它更容易返回。选中新对象上的“持久（Persistent）”框。 最后，将 Create 事件添加到对象，并添加以下面的代码：

1. ///init 初始化
   
2. enum_init();

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将 con 对象放在你的房间里。 由于此对象是持久的，因此除非您明确销毁，否则它将继续存在！ 无需在每个房间放置此物体。

Switch cases

既然我们已经在枚举中定义了状态，我们就可以从我们的玩家对象中访问它们了。 打开我们在上一个条目中创建的 oPlayer 对象，并将以下行添加到 create 事件中。

1. attack = false;
   
2. 
   
3. //states
   
4. currentState = 0;
   
5. lastState = 0;
   
6. 
   
7. //movement
   
8. xSpeed = 0;
   
9. ySpeed = 0;
   
10. lastSprite = sprite;

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将 End Step 事件添加到 oPlayer，然后添加一些代码。

1. xPos = x;
   
2. yPos = y;
   
3. 
   
4. x += xSpeed;
   
5. y += ySpeed;  
   
6. 
   
7. //animation
   
8. frame_reset();

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现在让我们跳到 step 事件。 我们可以删除我们在之前那篇文章中添加的几乎所有代码，因为大多数代码只是为了展示 draw_sprite_ext 的不同部分。 查看下面的代码，并确保你的 step 事件看起来完全相同。

1. //buttons
   
2. player_buttons();
   
3. 
   
4. //animation
   
5. frame_counter();  
   
6. 
   
7. //state switch
   
8. switch currentState
   
9. {     
   
10.     case states.normal:         
    
11.         normal_state();     
    
12.     break;      
    
13. 
    
14.     case states.crouch:         
    
15.         crouch_state();     
    
16.     break;      
    
17. 
    
18.     case states.attack:         
    
19.         attack_state();     
    
20.     break;
    
21. }

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如果你之前从未见过 switch 语句，你可能会想知道到底发生了什么。 我稍后会解释，但首先我们需要创建三个新脚本：normal_state，crouch_state 和 attack_state。 我喜欢使用不同状态的脚本，因为它使代码更容易阅读。 你可以弹出所需的任何脚本（译注：在 GMS2 中，在代码中的脚本上按下鼠标中键即可弹出对应的脚本，并链接在当前对象窗口），并在该特定状态下工作。

好吧，所有这一切究竟意味着什么呢？ 什么是 switch 语句以及它是如何工作的？ 将 switch 语句视为 if 语句的更具体版本。if 语句用于布尔值检查，条件满足则执行，switch 语句用于根据变量的值执行代码。 看看下面的代码块。

1. //if statement
   
2. if(currentState == states.normal)
   
3. {     
   
4.     normal_state();
   
5. } else if(currentState == states.crouch) {     
   
6.     crouch_state();
   
7. }  
   
8. 
   
9. //switch statement
   
10. switch currentState
    
11. {     
    
12.     case states.normal:         
    
13.         normal_state();     
    
14.     break;  
    
15. 
    
16.     case states.crouch:         
    
17.         crouch_state();     
    
18.     break;
    
19. }

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这两段代码在功能上都是相同的。 它们都将根据 currentState 变量的当前值运行我们想要的脚本，但 switch 语句要清晰得多。 当我们添加状态时，使用 if 语句变得难以管理。 switch 语句更容易管理。

最后，我们需要在 player_buttons 脚本中添加一个新的按钮变量。 打开该脚本并添加此行：

1. attack = keyboard_check_pressed(ord("Z"));

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状态机

我们已经定义了一个可能状态的枚举，以及变量 currentState 来跟踪哪个状态是活动的。 现在我们知道了 switch 语句的工作原理，我们可以创建在每个状态下执行的代码，以及在它们之间进行转换的规则。 switch 语句可以很容易地显示我们的状态机是什么以及它正在做什么。 如果我们的 currentState 变量等于语句中的一个 case，则执行与该 case 相关的代码。 由于我们为每个状态创建了脚本，因此请继续打开 normal_state 脚本并添加以下代码

1. //移动
   
2. if(left)
   
3. {     
   
4.     xSpeed = -2;
   
5. } else if(right) {     
   
6.     xSpeed = 2;
   
7. } else {     
   
8.     xSpeed = 0;
   
9. }
   
10. 
    
11. //切换到下蹲状态
    
12. if(down)
    
13. {     
    
14.     currentState = states.crouch;
    
15. }
    
16. 
    
17. //切换到攻击状态
    
18. if(attack)
    
19. {     
    
20.     currentState = states.attack;
    
21. }

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这段代码非常简单。 对我来说，正常状态意味着角色的默认状态。 他们没有执行任何特殊操作，例如攻击或使用道具，玩家可以完全控制角色。 在这里，我们有左右移动，并转换到蹲和攻击状态。 如果你现在运行游戏，你将无法看到我们的状态机的全部效果。 如果你按 下 或 Z，你将改变状态，不再能够移动。 接下来让我们定义蹲状态。 打开 crouch_state 脚本并添加以下代码：

1. xSpeed = 0;  
   
2. if(!down)
   
3. {     
   
4.     currentState = states.normal;
   
5. }

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蹲下时（按住向下箭头键）我们停止玩家的水平移动（xSpeed = 0）。 如果他们释放向下键，我们将返回正常状态。 这将是一个在蹲下时添加不同动作的好地方，比如爬行或者可能是蹲下的攻击。
打开我们创建的最后一个状态脚本，attack_state，并添加以下代码：

1. xSpeed = 0;  
   
2. 
   
3. if(frame > sprite_get_number(sprite) - 1)
   
4. {     
   
5.     currentState = states.normal;
   
6. }

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我们再次将水平速度归零，并且当动画结束时我们将玩家状态设置回正常。 但是......我们还没有设置我们的动画，是吗？ 动画控制是状态机和 switch 的另一个重要用途！ 创建一个新脚本并将其命名为 animation_control。 添加以下代码：

1. xScale = approach(xScale,1,0.03);
   
2. yScale = approach(yScale,1,0.03);  
   
3. 
   
4. //动画控制
   
5. switch currentState
   
6. {     
   
7.     case states.normal:         
   
8.         if(left)
   
9.         {            
   
10.             facing = -1;         
    
11.         } else if(right) {            
    
12.             facing = 1;         
    
13.         }                  
    
14.         if(left || right)
    
15.         {            
    
16.             sprite = sprPlayer_Run;         
    
17.         } else {            
    
18.             sprite = sprPlayer_Idle;         
    
19.         }     
    
20.     break;
    
21. 
    
22.     case states.crouch:         
    
23.         sprite = sprPlayer_Crouch;     
    
24.     break;      
    
25. 
    
26.     case states.attack:         
    
27.         sprite = sprPlayer_Attack;     
    
28.     break;
    
29. }
    
30. 
    
31. //如果精灵更改，则将帧重置为0
    
32. if (lastSprite != sprite)
    
33. {     
    
34.     lastSprite = sprite;     
    
35.     frame = 0;
    
36. }

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通过使用另一个 switch 语句，我们可以轻松控制播放器动画。 请注意，我们可以在 switch case 中使用 if 语句！ 我们没有将动画控制与我们创建的初始 switch 语句组合在一起的原因有几个。 首先，我们希望我们的动画在所有代码的最后发生。 动画是之前发生的一切的结果！ 其次，它让代码更好读。 上面代码底部的最后一个表达式会在精灵更改时将帧重置为 0。 这可以防止在更改精灵时动画在错误的帧上启动。

请注意，我们将 xScale 和 yScale 代码移动到 animation_control 的顶部。 这对以后很重要。

在 oPlayer 对象中打开 end step 事件，并将以下行添加到代码的底部。 这将确保它在其他一切之后发生。

1. animation_control();

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来吧，运行游戏。 你应该有一个能够左右奔跑，空闲，蹲和攻击的角色了！ 我们能够根据当前状态区分角色的行为。 除了管理优势之外，设置状态机还可以更轻松地跟踪错误，添加新行为以及跟踪对象的整体结构。 我经常使用状态机和 switch 语句来控制比如要显示的菜单屏幕，当前的游戏模式以及定义给敌人的 AI 类型等内容。

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来源：INDIENOVA
地址：https://www.indienova.com/indie-game-development/gamemaker-studio-simple-finite-state-machine/