bada 2D 遊戲開發（四）：遊戲主迴圈設計全攻略——從幀ベース到固定時間步長

核心概念釐清

• 幀：單一遊戲畫面，連續幀形成動畫
• 幀間隔：相鄰兩幀顯示時間差（毫秒）
• 幀率 FPS：每秒顯示幀數，即 Draw() 呼叫頻率
• 遊戲速率：每秒邏輯更新次數，即 UpdateLogic() 呼叫頻率

三種主流迴圈實作演進

1. 幀ベース迴圈

while(isRunning) {
    HandleEvent();
    UpdateLogic(); // 固定步長，如每幀移動 1 像素
    Draw();
}

缺陷：不同效能裝置上幀間隔不同，導致遊戲速度不一致。高效能裝置 20ms/幀 → 50 次更新/秒，低效能 50ms/幀 → 20 次更新/秒，同一角色單位時間位移差 2.5 倍。

2. 可變時間步長

引入實際幀時間 frameTime 為參數，位移 = 速度 × 時間：

lastFrameTime = GetCurrentTime();
while(isRunning) {
    currentFrameTime = GetCurrentTime();
    frameTime = currentFrameTime - lastFrameTime;
    HandleEvent();
    UpdateLogic(frameTime);
    Draw();
    lastFrameTime = currentFrameTime;
}

解決：不同裝置速度一致。新問題：frameTime 波動大時（如 CPU 被佔用），碰撞檢測頻率下降，導致高速物體「穿牆」。且迴圈持續佔用 CPU。

3. 固定時間步長——推薦方案

設定目標幀率（如 40 FPS → 25ms/幀），邏輯使用固定 FRAME_TIME，渲染盡力而為，剩餘時間 sleep 釋放 CPU：

const int FRAME_RATE = 40;
const long FRAME_TIME = 1000 / FRAME_RATE;

while(isRunning) {
    startTime = GetCurrentTime();
    HandleEvent();
    UpdateLogic(); // 邏輯回歸固定步長，無需乘時間
    Draw();
    endTime = GetCurrentTime();
    deltaTime = endTime - startTime - FRAME_TIME;
    if(deltaTime > 0) sleep(deltaTime);
    else { /* 處理超時：略過渲染或多步更新 */ }
}

優勢：邏輯確定性、CPU 友善、碰撞檢測穩定。若需更高碰撞精度，可在單幀內多次呼叫 UpdateLogic()（邏輯速率 > 幀率）。

進階變體

分離渲染與邏輯頻率、引入插值渲染平滑畫面、多執行緒架構等，均以固定時間步長為基礎延伸。