CS Five

状态机 ​

游戏同时在跑标题、倒计时、游戏、结算四套逻辑。如果用一个字符串变量判断，main.lua 会迅速膨胀成一片 if 森林；状态机把每种状态拆成独立对象，main.lua 只剩一句 gStateMachine:update(dt)。

字符串状态的问题 ​

if gameState == 'play' then ... elseif gameState == 'title' then ... 的问题不在写法，而在耦合：所有状态共享同一个作用域，鸟、管道、分数必须一直存在；拼错状态名不会报错，只是某段逻辑静默不执行。

问题字符串变量状态对象
数据归属全在 main.lua 的局部每个状态自己持有
拼写错误静默失效assert 立刻报错
增加状态多一个分支，多一层缩进多一个文件
复用复制粘贴继承 BaseState
生命周期全靠 if 判断enter / exit

StateMachine ​

状态机只做三件事：存一张「名字到构造函数」的表、指向当前状态、执行切换。

lua
StateMachine = Class{}

function StateMachine:init(states)
    self.empty = {
        enter = function() end, exit = function() end,
        update = function() end, render = function() end
    }
    self.states = states or {}
    self.current = self.empty
end

function StateMachine:change(stateName, enterParams)
    assert(self.states[stateName])
    self.current:exit()
    self.current = self.states[stateName]()
    self.current:enter(enterParams)
end

function StateMachine:update(dt) self.current:update(dt) end
function StateMachine:render() self.current:render() end

self.empty 让状态机在还没切换过状态时也能安全调用 update，省掉到处判空。change 的三步顺序固定：先让旧状态收尾，再新建实例，最后把参数交给新状态。

顺序里有两条隐含约束：exit 执行时 self.current 还是旧状态，不能在里面再调 change；enter 里可以安全地读 self.score 这类字段，因为实例已经建好。

方法调用时机该做什么
init()实例化时一次建实体、初始化计时器
enter(params)每次切入该状态读取上一状态传来的数据
update(dt)每帧推进逻辑
render()每帧绘制
exit()切走之前收尾、留需要保存的东西

BaseState 与继承 ​

BaseState 提供全套空方法，相当于一份接口契约：任何状态只要补上需要的那几个方法就能工作。

lua
BaseState = Class{}

function BaseState:init() end
function BaseState:enter() end
function BaseState:update(dt) end
function BaseState:render() end

TitleScreenState = Class{__includes = BaseState}

__includes 是课程所用 Class 库的继承写法：查找方法时先看自己，找不到再去父类找。TitleScreenState 因此不用写一堆空函数，只保留 update 和 render。

没有 exit 实现时，调用会落到 BaseState 的空函数上，不会报错。这也是空实现的真正价值：它把「可选方法」变成了「永远可调用」。

状态流转 ​

四个状态构成一条闭合回路：标题进倒计时，倒计时进游戏，撞死进结算，结算回到倒计时。

titlecountdownplayscore

状态表里放的是匿名函数，每次 change 都返回全新实例：

lua
gStateMachine = StateMachine {
    ['title'] = function() return TitleScreenState() end,
    ['countdown'] = function() return CountdownState() end,
    ['play'] = function() return PlayState() end,
    ['score'] = function() return ScoreState() end,
}
gStateMachine:change('title')

放到表里的是函数而不是实例，这一字之差决定了重开一局时管道、分数、计时器全部归零。如果直接存实例，PlayState 的 pipePairs 会带着上一局的残留继续跑。

状态之间传数据 ​

PlayState 死亡时把分数交给结算页，靠的是 change 的第二个参数：

lua
gStateMachine:change('score', { score = self.score })

ScoreState:enter(params) 里取 params.score 存到 self.score。两个状态互不引用对方的字段，只通过这张表握手；新增字段就是加一个键，不用改状态机。

enter 每次进入都会跑，所以要对空参数免疫：params = params or {}。从标题页直接切到结算页（调试时常见）不会有参数，少了这行就是 attempt to index a nil value。

延伸：调试与暂停 ​

切状态是最容易出错的地方，加一行日志比什么都快：

lua
function StateMachine:change(stateName, enterParams)
    print(('state -> %s'):format(stateName))
    self.current:exit()
    self.current = self.states[stateName]()
    self.current:enter(enterParams)
end

assert 的消息也值得写清楚：assert(self.states[stateName], 'unknown state: ' .. tostring(stateName))，拼错时直接看到拼错的值，比一句 assertion failed 省半小时。

  • 共用逻辑：背景、地面这类跨状态持续存在的东西留在 main.lua，包在 gStateMachine 调用之外
  • 暂停：给每个状态加 paused 字段要写四遍，正确做法是在 main.lua 里拦截 update
  • 输入清理：暂停分支同样要清空 keysPressed，否则恢复时有一次幽灵跳
lua
function love.update(dt)
    if paused then
        love.keyboard.keysPressed = {}
        return
    end

    gStateMachine:update(dt)
    love.keyboard.keysPressed = {}
end

暂停分支也要清空输入表，否则暂停期间按下的空格会在恢复那一帧被读到，鸟凭空跳一下。更细的做法是在 love.focus(focused) 里失焦自动暂停，避免玩家切窗口回来时鸟已经撞死。

等后面讲 Pokémon 时会用状态栈代替状态机：暂停画面要叠在游戏画面上而不是替换它，那时单层状态机就不够用了。