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开源游戏引擎 Overload 代码模块分析 之 OvTools（三）—— Time
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前言
本文已是 Overload 引擎相关的第五篇文章了，也是它的 OvTools 功能模块的第三篇探究文章。想大致了解 Overload 可前往这篇文章，想看其他相关文章请前往笔者的 Overload 专栏自主选择。
本篇将探究 OvTools 的第三个小模块 Time 时间操作，让我们马上开始吧！
分析
1、Time 模块概述
义如其名，作为一个时间模块，当然负责处理时间，它包括了下列 **Clock（时钟）**与 **Date（日期）**两类文件：
接下来，我们先了解 Clock 类。
2、Clock
2.1 Clock.h
2.1.1 头文件
该文件引入了下列头文件：
#include <string>
#include <chrono>
string 文件不必赘述；chrono 文件是 C++11 的一个头文件，主要依靠 duration（持续时间）、time_point（时间点）等类实现处理时间的功能。该库是 Clock 类功能的一个核心。
值得一提的是，chrono 包含元素的命名空间不是直接在 std:: 下，而是在 std::chrono:: 下，我们也将在 Clock 类的变量定义中看到。
2.1.2 Clock 类
该类负责处理时间计算，.h 文件代码仅包含了各种函数变量的声明定义：
class Clock
{
public:
/**
* Update the clock
*/
void Update();
/**
* Return the actual framerate (Depend on the delta time)
*/
float GetFramerate();
/**
* Return the actual delta time (Scale applied)
*/
float GetDeltaTime();
/**
* Return the actual delta time (Scale not applied)
*/
float GetDeltaTimeUnscaled();
/**
* Return the time elapsed since clock creation
*/
float GetTimeSinceStart();
/**
* Return the current timescale
*/
float GetTimeScale();
/**
* Multiply the timescale by the given coefficient
* @param p_coeff
*/
void Scale(float p_coeff);
/**
* Define a timescale
* @param p_timescale
*/
void SetTimeScale(float p_timeScale);
private:
void Initialize();
std::chrono::steady_clock::time_point __START_TIME;
std::chrono::steady_clock::time_point __LAST_TIME;
std::chrono::steady_clock::time_point __CURRENT_TIME;
std::chrono::duration<double> __ELAPSED;
bool __INITIALIZED = false;
float __TIME_SCALE = 1.0f;
float __DELTA_TIME = 0.0f;
float __TIME_SINCE_START = 0.0f;
};
代码的注释已经大致告知了各函数的作用，笔者不多赘述。
关于该类定义的变量，代码用到了 std::chrono::steady_clock::time_point ：正如上文所述，time_point 是一个类模板，其意义是时间点。该类会设置一个参考的固定时间点，所有使用相同时钟的 time_point 对象都将参考该固定点，对象通过相对该固定时间点的 duration（持续时间）—— time_point 类内含 duration 类的对象 —— 表示一个时间点。
关于 duration，代码中的变量 __ELAPSED 定义也用到了它：std::chrono::duration（持续时间）。其意思也如其名，表示流逝了的时间；显然，该变量也会是其他函数的一个重点操作对象。
其他变量与命名的英文意思一致，也无需赘述。
2.2 Clock.cpp
该文件仅有 Clock.h 头文件，主体代码对上述函数进行了具体定义。其中一部分函数是按要求返回计算后的值，简单易懂，在此直接给出代码：
float OvTools::Time::Clock::GetFramerate()
{
return 1.0f / (__DELTA_TIME);
}
float OvTools::Time::Clock::GetDeltaTime()
{
return __DELTA_TIME * __TIME_SCALE;
}
float OvTools::Time::Clock::GetDeltaTimeUnscaled()
{
return __DELTA_TIME;
}
float OvTools::Time::Clock::GetTimeSinceStart()
{
return __TIME_SINCE_START;
}
float OvTools::Time::Clock::GetTimeScale()
{
return __TIME_SCALE;
}
void OvTools::Time::Clock::Scale(float p_coeff)
{
__TIME_SCALE *= p_coeff;
}
void OvTools::Time::Clock::SetTimeScale(float p_timeScale)
{
__TIME_SCALE = p_timeScale;
}
除了上列的函数外，仅剩下两个函数，它们会略微复杂一些，我们依次理解：
Initialize() 函数
void OvTools::Time::Clock::Initialize()
{
__DELTA_TIME = 0.0f;
__START_TIME = std::chrono::steady_clock::now();
__CURRENT_TIME = __START_TIME;
__LAST_TIME = __START_TIME;
__INITIALIZED = true;
}
该函数是初始化时间差变量 __DELTA_TIME 、开始时间 __START_TIME 、当前时间 __CURRENT_TIME 、最后记录的时间 __LAST_TIME。其中，初始化后三者用到了函数 std::chrono::steady_clock::now()，该函数的作用也很简单，是将当前时间作为值 time_point 返回。
Update() 函数
void OvTools::Time::Clock::Update()
{
__LAST_TIME = __CURRENT_TIME;
__CURRENT_TIME = std::chrono::steady_clock::now();
__ELAPSED = __CURRENT_TIME - __LAST_TIME;
if (__INITIALIZED)
{
__DELTA_TIME = __ELAPSED.count() > 0.1 ? 0.1f : static_cast<float>(__ELAPSED.count());
__TIME_SINCE_START += __DELTA_TIME * __TIME_SCALE;
}
else
Initialize();
}
Update() 函数负责实现更新时间点的功能：它先用最后记录的时间与当前的时间（函数 now() ）计算出时间差，作为 duration 记录在 __ELAPSED 中；然后判断是否初始化了 __DELTA_TIME 等变量；接着调用 duration 的函数 count() —— 在 chrono 文件中可以看到，该函数负责检索时间间隔内的时钟计时周期数 —— 经过判断后将值 0.1 或用 static_cast 把周期数强制转换为 float 赋值时差变量 __DELTA_TIME，以此控制时差在 0.1 以内；最后，将时差缩放后得到新时间点 __TIME_SINCE_START（相对于 time_point 设置的固定点）。
由此可见，Clock 类虽然有各种各样的计算操作，但是并不复杂，依靠的多是 chrono 库。接下来开始探索 Date 部分：
3、Date
3.1 Date.h
Date.h 的头文件仅包含了 string，不多赘述：
#include <string>
Date 类
文件主体代码是 Date 类，一个日期系统，以字符串格式获取当前日期，其定义仅有两个函数，代码如下：
class Date
{
public:
/**
* Default constructor
*/
Date() = delete;
/*
* Return the current date in a string format
*/
static std::string GetDateAsString();
};
函数作用已有注释，不赘述。值得一提的是，代码应用了 C++11 的关键词 delete，表示删除默认构造函数，这可以为简单功能类省下存储空间；相对的，关键词 default 表示默认存在构造函数。
定义很短，所以我们直接看 Date.cpp。
3.2 Date.cpp
头文件包含了 Date.h，与 C++ 标准库的 ctime，不多赘述：
#include <ctime>
#include "OvTools/Time/Date.h"
GetDateAsString() 函数
正如定义，主体代码只有函数 GetDateAsString()：
std::string OvTools::Time::Date::GetDateAsString()
首先，让我们看看该函数几个元素的定义与简单处理：
std::string date;
const auto now = time(nullptr);
tm ltm;
localtime_s(<m, &now);
std::string dateData[6] =
{
std::to_string(1900 + ltm.tm_year),
std::to_string(1 + ltm.tm_mon),
std::to_string(ltm.tm_mday),
std::to_string(ltm.tm_hour),
std::to_string(ltm.tm_min),
std::to_string(ltm.tm_sec)
};
1、string 型的日期变量 date，显然将用作返回值，以返回一个字符串形式的日期。
2、const auto 关键词限定的自动判断类型的常量 now：通过 time.h 中的函数 time() 获得系统日期与时间，其中 time() 返回值的类型经过层层解开其重命名，是 __int64。
3、corecrt_wtime.h 中 struct 结构体 tm 的对象 ltm：该结构体包含多个 int 型的时间变量，例如 tm_sec（记录 0~60 秒）、tm_wday（记录一周7天）等等。
代码对其做了简单处理：调用 time.h 的函数 localtime_s()。该函数需要传入 struct tm* _tm 与 const time_t *time 两个参数 —— 显然就是上述的两个元素 —— 并把 time 存储在上述的 tm 结构体中。如果成功，返回值为零；如果失败，返回值将是错误代码（在 Errno.h 中定义，不赘述）。
简单一提，该函数有两个兄弟：localtime() 和 localtime_r()。虽然三兄弟功能是一样的，但是有一定的区别：localtime 是最早定义的，但它因为存在另外两者没有的问题而被淘汰 —— 线程不安全，简单解释为该函数只申请了一个指针，所以有多个线程调用时会互相篡改数据。另外两者区别在于：localtime_s 用于 Windows 系统；localtime_r 用于 Linux 系统。
4、string 型的日期数据数组 dateDate：将上述经过 localtime_s() 初次格式化后的日期通过调用 to_string 转为 string 型存储，依次记录下年、月、日、时、分、秒。
了解了定义的元素与部分处理，我们就能快速理解函数的剩余部分 —— 两个 for 循环：
for (uint8_t i = 1; i < 6; ++i)
if (dateData[i].size() < 2)
dateData[i].insert(dateData[i].begin(), '0');
for (uint8_t i = 0; i < 6; ++i)
{
date += dateData[i];
if (i == 2)
date += '_';
else if (i != 5)
date += '-';
}
return date;
第一个循环是依次判断并补充 dateDate 中各变量的位数，可以理解为：当月 / 日 / 时 / 分 / 秒是个位数时，十位数补充一个 “ 0 ” 使其成为 “ 两位数 ”，完成最终的格式化；第二个循环显然是按照要求将 dateDate 中的值依次赋值给字符串 date，使其成为这样的形式：yyyy-mm-dd_hh-mm-ss。最后返回输出 date，完成以字符串格式返回当前日期的功能。
总结
Time 模块的探究就到此结束了，总的来说大多是在调用 C++ 的库来完成一些核心功能，所以内容不多也不复杂。
因此，笔者将很快继续探究下一个小模块 Utils。目测内容有点儿多，可能会分两 P 讲述，一起加油吧！
