摘要：本文阐述了如何利用C++的Template开发出方便组装，适合各种应用的　　泛型粒子系统，开发过程中使用到了Boost.Mpl和Boost.Random。

 

关键字：粒子系统，泛型编程，Boost

 

〇、引言

在各种3D应用中，粒子系统扮演着举足轻重的角色。雨雪的模拟、流水的模拟、火焰的模拟等等都离不开粒子系统。传统的粒子系统的开发很难同时满足各种各样的需要，只能针对特定的应用做特定的开发，有没有什么方法可以开发出适合各种应用的粒子系统呢？这让我们想到了求助C++的Template。

一、            粒子结构

在传统的粒子系统中我们常看到这样的粒子结构的定义。

 

struct SParticle {

     tVector3 m_vPos;

     tVector3 m_vVel;

     tColor   m_cColor;

     tReal    m_rFade;

     tReal    m_rLife;

};

 

这样做的缺点就是整个粒子的结构被固定死了，无法适应不同的需要，针对不同类型的粒子就必须定义不同的结构。为了解决这个问题我们把粒子拆分成不同的部分，这样就可以按需要进行组装，并且针对粒子的特定部分制定的算法可以得到充分的复用。我们可以做如下拆分：

 

// 粒子位置

struct SParticlePos {

     tVector3 m_vPos;

};

 

 

// 粒子速度

struct SParticleVel {

     tVector3 m_vVel;

};

 

// 粒子颜色

struct SParticleColor {

     tColor   m_cColor;

};

 

// 粒子退色因子

struct SParticleFade {

     tReal    m_rFade;

};

 

// 粒子寿命

struct SParticleLife {

     tReal    m_rLife;

};

 

把粒子拆分以后我就需要一个组装机制。

 

// 粒子组装器

template<

     class _PartIter,

     class _PartsVector

> class TParticlePartHolder

     : public boost::mpl::deref< _PartIter >::type,

     , public TParticlePartHolder< _PartIter::next >

{};

 

template<

     class _PartsVector

> class TParticlePartHolder< boost::mpl::end< _PartsVector >::type, _PartsVector >

     : public boost::blank

{};

 

这里用到了Boost的mpl库中的类型序列容器作为粒子组装器的_PartsVector模板参数，它可以是boost::mpl::vector或其它与之兼容的类型序列容器，用于容纳粒子个各个不同部分。_PartsIter模板参数是_PartsVector的一个跌代器，它指向了位于_PartsVector中的一个粒子部分。TParticlePartHolder是一个自递归继承的模板类，递归结束条件由一个偏特化的TParticlePartHolder确定。粒子组装器每一次递归继承一个_PartIter所指向的粒子部分（通过boost::mpl::deref<>获取），并把_PartIter向后移动一次传入下一次递归，直到_PartIter指向了_PartsVector容器的末端（继承一个空类boost::blank）。

 

有了粒子组装器我们还需要一个名为TParticlePolicy的模板类把它包装起来。

// 粒子

template<

     class _PartsVector

> struct TParticlePolicy

     : public TParticlePartHolder< boost::mpl::begin< _PartsVector >::type, _PartsVector >

{

     typedef _PartsVector tPartsVector;

 

     // 部分数

     static const int s_ciNumOfParts = boost::mpl::size< _PartsVector >::type::value;

}

 

TPaticlePolicy接受一个名为_PartsVector的类型序列容器，并以指向_PartsVector首的迭代器（通过boost::mpl::begine<>获取）和_PartsVector作为参数继承TParticlePartHolder。

 

现在就可以个把各个不同的粒子部分组装起来了。如组装一个具有位置、速度、颜色和寿命等属性的粒子我们可以这样写代码：

 

TParticlePolicy<

     boost::mpl::vector<

         SParticlePos,

          SParticleVel,

         SParticleColor,

         SParticleLife

     >

> 

 

看到这里也许您还有一些不太清楚，让我们用一张继承结构图来说明：