QUAKE 3源代码评测：架构（第1部分，共5部分）>>

由于我在下一个合同（翻译可能有误）前一个星期，我决定完成我的“循环ID”。

Doom，DoomiPhone，Quake1，Quake2中，德军iPhone和毁灭战士

我决定读最后一个代码库我还不审查：

idTech3的3D引擎，Quake III,quakelive

引擎主要是idTech2的演变，但有一些有趣的新奇。重点可归纳如下：

• 第2部分：新的双核渲染器与基于物料的着色器（构建在OpenGL固定管道上）。

• 第3部分：基于快照的新的网络模型。

• 第4部分：新型虚拟机在引擎中扮演重要角色，

• 将Quake1 可移植性/安全性与 Quake2速度 （此处翻译可能有误……）相结合。

• 第5部分：机器人的新人工智能。

我特别印象深刻：

• 虚拟机的系统 和 相关的工具链 总共占发布的 代码 的 30％。
• 在这种观点下，idTech3是一个小型操作系统，可以提供三个进程的系统调用。
• 基于快照和内存自省的优雅网络系统。

像往常一样，我写了许多笔记，

我已经清理并合成了图纸。

我希望能节省时间给一些人，

但也鼓励别人的代码，成为更好的工程师。

第一次联系

由于最近ftp.idsoftware.com最近退役，

代码可以在id的GitHub帐户中找到 ：

git clone https://github.com/id-Software/Quake-III-Arena.git

当谈到一个巨大的 代码库，

我更喜欢使用 XCode：SpotLight速度，

Command-click 查找 定义和字符串 高亮使得 该工具 比 Visual Studio 更强大。

但是打开Quake III项目表明，

代码腐烂 并不总是 关于代码，

还涉及到 这些工具：

XCode 4.0无法 打开 Quake III XCode 2.0项目。

最后我在 Windows 8 上 使用 Visual Studio 2010 Professional：

安装Visual Studio 2010生产力电动工具后 ，工具集实际上很愉快。

第一个引人注目的是Visual Studio工作区不是由一个项目组成的，

而是八个。

如果构建是DEBUG或RELEASE（特别game是cgame和q3_ui虚拟机项目），

则不是全部使用它们。一些项目永远不会使用（splines和ui）。

一个表格最好总结什么项目对哪个模块做出贡献：

琐事：idTech3的工作题目是“三位一体”。

由于idTech4被称为“Neo”，

我认为它是从“Matrix”专营权...（电影中 取得 灵感 ）

但是id软件在接受firingsquad.com的采访时指出，它以“达拉斯的三一河”命名：

约翰：就研究而言，我有几件引擎的事情正在进行中。FS：那是三位一体呢？我认为“三位一体”有点混乱。约翰：我从来没有真的确定这是如何像所有人…………（此处有待进一步考察原文和重新翻译）， 何时我开始使用新的渲染技术和一切， 每个人都称之为“下一个引擎” 不用太在意 。迈克尔·阿布拉斯（Michael Abrash）建议， 我们只是采取英特尔在一条河附近命名您的下一个项目 您。 我们在达拉斯拥有三一河（地名），所以就像“三位一体引擎”一样，下一步。约翰：就研究而言，我有几件引擎的事情正在进行中。FS：那是三位一体呢？我认为“三位一体”有点混乱。约翰：我从来没有真的确定这是如何像所有人一样混乱。震后，（此处翻译可能有误……） 何时 我开始使用新的渲染技术和一切，每个人都称之为“下一个引擎” 不用太在意。迈克尔·阿布拉斯（Michael Abrash）建议， 我们只是采取英特尔在一条河附近命名您的下一个项目 您。我们在达拉斯拥有三一河，所以就像“三位一体引擎”一样，下一步。

编辑（2012年7月7日）：Jeremiah Sypult在发表本文后联系了我：

他用“XCode 4.0”项目为“Quake3”Mac OS X构建“不动”。（此处 可能有误……）

我已经进一步修复了，

你可以在github上得到它。

您将需要Quake III Arenabaseq3（而不是演示版），

并确保 使用参数"+set vm_game 0 +set vm_cgame 0 +set vm_ui 0"以使用dylib虚拟机。

打开/code/quake3.xcworkspace它建立在一个点击！

架构

了解架构的一个方便的方法是首先将软件视为 接收输入（左上箭头）

和生成输出（底部箭头）的 黑盒子：

然后查看输入如何以白盒方式与6个模块流向输出

（quake3.exe，renderer.lib，bot.lib，game，cgame和q3_ui）的交互如下：

两个重要的事情要理解设计：

1. 1. 每个单个输入（键盘，win32消息，鼠标，UDP套接字）
   2. 都转换成一个event_t集中的事件队列（sysEvent_t eventQue[256]）。
   3. 这允许其他事情记录（记录）每个输入，
   4. 以重新创建错误。
      
      1998年10月14日在约翰·卡马克的“计划”中
   5. 详细讨论了这一设计决策。

1. 客户端和服务器的显式拆分（我在John Carmack的Q＆A中概述了）：

   Fabien Sanglard：您认为如何总结idTech3的主要创新之外： - 机器人IA - 虚拟机：结合QuakeC可移植性和Quake2 dll速度。 - SMP＆着色器渲染器。 - 新的网络代码。约翰·卡马克：明确将网络划分为客户端演示端和服务器逻辑端， 这是真的对要做的事。 我们退出了在Doom3和大部分 Rage， 但我们正在迁移回去。 所有的Tech3 许可证持有者被迫做更多的工作， 以分析 架构实现单人效应， 但事实证明 执法纪律确实有一个有价值的回报。Fabien Sanglard：您认为如何总结idTech3的主要创新之外： - 机器人IA - 虚拟机：结合QuakeC可移植性和Quake2 dll速度。 - SMP＆着色器渲染器。 - 新的网络代码。约翰·卡马克：明确将网络划分为客户端演示端和服务器逻辑端，这是真的对 要做的事。我们退出了在末日3和大部分愤怒，但我们正在迁移回去。所有的Tech3 许可证持有者被迫做更多的工作，以分裂架构实现单人效应，但事实证明 执法纪律确实有一个有价值的回报。

   • 服务器端负责维护游戏状态，确定客户需要什么，
   • 并通过网络传播。
   • 它是静态联系的，bot.lib因为它是一个单独的项目，
   • 因为它的《doom启示录 》第275页提到的混乱的发展历史：

     更糟糕的是，游戏的一个基本要素 - 漫游器 - 失踪了。

   • bot 机器人 是由电脑控制的字符。

   • 一个好的机器人会与动作和 模型 相融合

     像机器人的额外的场景，以及与玩家的互动。

   • 对于Quake III，终结 只有游戏，

   • 机器人是单人游戏动作所必需的。

   • 它们是隐含的复杂因为它们 不得不像“游戏中玩家”一样行事。

   • 卡马克决定第一次将创建这些机器人的工作委托给另一个机器人

     程序员在公司。但他没有跟进。卡马克再次错了

     每个人都像自己一样自我激励和擅长。他错了

     当Graeme努力控制工作时，发现机器人完全无效。

     他们根本不喜欢人类。他们的行为基本上就像机器人一样。工作人员开始恐慌。

     到1999年3月，他们有理由害怕。

     [..]

     最后，机器人已经被种植到荷兰知名的模具制造商，

   • 英国人带来了这个制造商 他们生活

   • （Fab的注释：这是Mr.Elusive：Jan Paul van Waveren）。

   • 客户端负责预测实体在哪里（延迟补偿）并呈现视图。
   • 它与renderer项目静态链接：一个单独的项目，
   • 允许Direct3D甚至软件渲染器被非常容易地插入。

代码

从代码的角度来看，这是一个部分展开的循环，用于说明客户端和服务器的事件生产和消耗：

int WinMain（HINSTANCE hInstance，HINSTANCE hPrevInstance，LPSTR lpCmdLine，int nCmdShow） { Com_Init NET_Init 而（1） { //通用代码 IN_Frame（） //将Win32操纵杆和鼠标输入作为event_t添加到统一的事件队列中。 { IN_JoyMove IN_ActivateMouse IN_MouseMove } Com_Frame { //通用代码 Com_EventLoop //将win32消息，UDP套接字和控制台命令的泵送到队列（sysEvent_t eventQue [256]） Cbuf_Execute //服务器代码 SV_Frame { SV_BotFrame //在bot.lib中跳转 VM_Call（gvm，GAME_RUN_FRAME，svs.time） //在游戏虚拟机中跳转，执行游戏逻辑 SV_CheckTimeouts SV_SendClientMessages //向连接的客户端发送快照或增量快照 } //通用代码 Com_EventLoop Cbuf_Execute //客户端代码 CL_Frame { CL_SendCmd //泵送事件队列并发送命令到服务器。 SCR_UpdateScreen VM_Call（cgvm，CG_DRAW_ACTIVE_FRAME）; //发送消息到客户端虚拟机（做预测）。 要么 VM_Call（uivm，UI_DRAW_CONNECT_SCREEN）; //如果菜单可见，则会将消息发送到UI虚拟机。 S_Update //更新声音缓冲区 } } } }

这是一个完全展开的循环，我在挖掘源代码时使用了一个地图。

一个有趣的事情要注意到，这完全说明了虚拟机的重要性：

没有任何地方可以看到RE_RenderScene：执行剔除和发出OpenGL命令的功能。

相反，发生的是：

1. Quake3.exe向 客户端VM 发送 消息：CG_DRAW_ACTIVE_FRAME哪个表示需要刷新。

1. 虚拟机执行一些 实体剔除 和 预测，

1. 然后通过Quake3系统调用（CG_R_RENDERSCENE）调用OpenGL再现。

1. Quake3.exe接收系统调用，实际调用RE_RenderScene。

OpenGL Quake3.exe客户端虚拟机 -------- ---------- ---------------------- | | | | | | | VM_Call（CG_DRAW_ACTIVE_FRAME）-----------------> CG_DrawActiveFrame | | CG_DrawActive | | trap_R_RenderScene | | 系统调用（CG_R_RENDERSCENE，fd） | RE_RenderScene <-------------------------------------- | | | | | <---------------------- | | | | |

统计

这里有一些来自cloc的统计资料：

-------------------------------------------------- --------------------------------------------- 文件空白评论代码 -------------------------------------------------- --------------------------------------------- cloc-1.56.exe代码共享559 48630 73501 233952 cloc-1.56.exe lcc 116 2270 1513 28067 cloc-1.56.exe q3asm q3map 44 4987 5565 22877 cloc-1.56.exe q3radiant 206 11870 13113 54922 -------------------------------------------------- --------------------------------------------- 共计919 68293 95509 341994 -------------------------------------------------- ---------------------------------------------

在 饼图上，我们可以生动地看到这个比例是多么 的不寻常，

因为30％的代码库专门用于工具：

部分原因是 因为idtech3具有ANSI C编译器：开源Little C Compiler（LCC）用于为虚拟机生成字节码。

内存分配

两个定制分配器在这里工作：

• 区域分配器：负责运行时，小型和短期内存分配。

• Hunk分配器：负责从pak文件（几何，地图，纹理，动画）的级别负载，
• 大型和长期分配。

更美好的明天

有了这个代码审查，似乎我跑出了伟大的3D引擎源代码阅读。

但是CG世界正在走很多伟大的事情。

我特别期待着Occulus Rift VR工具包：

构建，编码和 理解测试台将会很有趣。它应该在7月下旬直到那时止：快乐的技巧 ！