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前一个星期，我决定完成我的“循环ID”。后末日，末日iPhone，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，权力的Quake III和地震现场。

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。

编辑：感谢您的支持！:)

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：

项目	类型	DEBUG构建	RELEASE构建	注释
botlib	静态库	botlib.lib	botlib.lib	AI
在CGame	动态的Libary / Bytecode	cgamex86.dll	-
游戏	动态的Libary / Bytecode	qagamex86.dll	-
q3_ui	动态的Libary / Bytecode	uix86.dll	-
QUAKE3	可执行文件	quake3.exe	quake3.exe
渲染	静态库	renderer.lib	renderer.lib	基于OpenGL的
样条曲线	静态库	Splines.lib	Splines.lib	使用NOWHERE！
UI	动态的Libary / Bytecode	uix86_new.dll	-	用于Quake III Arena。

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...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一样混乱。震后，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” 管他呢。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”。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！

建筑

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：

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

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“开始的大师”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。机器人是由电脑控制的字符。一个好的机器人会与动作和肉体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，死亡只有游戏，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人一样行事。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_InitNET_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_ActivateMouseIN_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_CheckTimeoutsSV_SendClientMessages                        //向连接的客户端发送快照或增量快照} //通用代码Com_EventLoopCbuf_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_UpdateScreenVM_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：

Quake3.exe向客户端VM发送消息：CG_DRAW_ACTIVE_FRAME哪个表示需要刷新。
虚拟机执行一些实体剔除和预测，然后通过Quake3系统调用（CG_R_RENDERSCENE）调用OpenGL再现。
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 233952cloc-1.56.exe lcc 116 2270 1513 28067cloc-1.56.exe q3asm q3map 44 4987 5565 22877cloc-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：快乐的黑客！

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