尹良灿得闲

巴甫洛夫很忙……巴甫洛夫正在死亡

【译】ArcadeRs 1.1: 一个简单的窗口

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原文：ArcadeRS 1.1: A simple window

本系列文章的目是通过开发一个简单的老式射击游戏来一探 Rust 这门语言，这是其中的第一部分。除去介绍，本系列共有 16 个部分组成：

  1. 一个简单的窗口，我们在此安装 SDL2
  2. 事件处理，我们在此讨论生存期限
  3. 处理更多的事件，我们在此讨论宏
  4. 视图，我们在此学习装箱，模式匹配，trait 对象，还有动态分发
  5. 视图的切换，我们在此使用装箱，模式匹配，trait 对象，还有动态分发
  6. 移动的矩形，我们在此绘制图像
  7. Main menu, where we play with textures and Rust’s vectors
  8. Sprites, where we create shareable images
  9. Backgrounds, where we handle resizing, scale and translate through time
  10. The player’s ship, where we control a multi-sprite object
  11. Shooting bullets, where we handle resource pooling
  12. Animated sprites, where we render animated asteroids
  13. Asteroid attack!, where we make multiple objects interact
  14. Explosions, where we see things do boom.
  15. Music, where we hear things go boom.
  16. High score & wrap-up, where we play with the filesystem

一个华丽的新项目

作为开始，让我们亲切地请求 Cargo 为我们创建一个新项目。在你的项目目录下执行：

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$ cargo new arcade-rs --bin
$ cd arcade-rs

如果你打开生成的 Cargo.toml，你可以看到类似如下的内容：

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[package]
name = "arcade-rs"
version = "0.1.0"
authors = ["John Doe <john.doe@example.com>"]

你可以通过 cargo run 命令运行生成的 hello world 程序，然而现在来说这并没有什么卵用。我们要做的是，稍微更改一下这个配置文件以加入所需的依赖。请把以下几行添加到该文件的底部：

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[dependencies]
sdl2 = "0.6"

结束的时候，我们的项目会依赖于更多的外部 crate （Rust 概念中的 库），不过眼下我们只需要这些。sdl2 crate 使我们可以创建程序窗口，在上面渲染画面和处理各种事件，而这些也正好是我们在接下来的几章将要做的事情。

很可能你的电脑上尚未安装有 SDL2 的开发库，那样的话将无法编译 SDL2 的 Rust 绑定。 我建议你参照 rust-sdl2 的 README 文件 中的步骤，在你的系统中安装所需的开发库。 等你完成后我们接着继续。

现在，SDL2 已经（希望是）安装在你的系统中了，你可以执行：

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$ cargo build
    Updating registry `https://github.com/rust-lang/crates.io-index`
 Downloading sdl2 v0.6.0
 Downloading sdl2-sys v0.6.0
   Compiling sdl2-sys v0.6.0
   Compiling bitflags v0.2.1
   Compiling rustc-serialize v0.3.15
   Compiling libc v0.1.8
   Compiling rand v0.3.8
   Compiling num v0.1.25
   Compiling sdl2 v0.6.0
   Compiling arcade-rs v0.1.0 (file:///home/johndoe/projects/arcade-rs)

如果一切顺利，各类绑定和它们的依赖就已经编译好而我们也可以开启一个窗口了。否则，很可能你并没有正确安装 SDL2 而你只有解决了这一问题才能进行接下来的步骤。

激动人心的三秒钟

好了，让我们来创建一个窗口。用你最喜欢的文本编辑器打开 src/main.rs 然后修改为以下内容：

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extern crate sdl2;

use sdl2::pixels::Color;
use std::thread;

fn main() {
    // 初始化 SDL2
    let sdl_context = sdl2::init().video()
        .build().unwrap();

    // 创建窗口
    let window = sdl_context.window("ArcadeRS Shooter", 800, 600)
        .position_centered().opengl()
        .build().unwrap();

    let mut renderer = window.renderer()
        .accelerated()
        .build().unwrap();

    renderer.set_draw_color(Color::RGB(0, 0, 0));
    renderer.clear();
    renderer.present();

    thread::sleep_ms(3000);
}

现在，如果你运行这个程序的话…

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$ cargo run
   Compiling arcade-rs v0.1.0 (file:///home/johndoe/projects/arcade-rs)
     Running `target/debug/arcade-rs`

three_sec

… 你可以看到一个窗口在屏幕上停留了 3 秒钟，然后消失了。就是这样！有趣的部分来了：弄明白刚刚我们所写的究竟是什么意思。

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extern crate sdl2;

一开始我们先包含了作为依赖添加进来的 sdl2 crate。如果需要，我们可以像 Python 那样，给它另起一个名字。比如这样：

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extern crate sdl2 as pineapple;

之后我们把代码中出现的所有 sdl2 都换成 pineapple（菠萝） 得到的结果是不变的。虽然我挺喜欢菠萝，接下来的文章里我还是继续使用 sdl2 算了（当然，没人强求 你 也这么做）。有一个类似的语法可以用于重命名被使用（use）的类型（type）和函数（function），我将在第 6 章用到它。

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use sdl2::pixels::Color;
use std::thread;

第一行很简单：因为 sdl2::pixels::Color 敲起来太长了，所以我们只使用（use）这一路径下的最后一个标识符 Color 来代表同一事物。use 语句不仅可以用于类型和函数，对 模块（module）同样有效。这就是第二行的用意，现在我们只需要写 thread::某标函数 而不用写 std::thread::某函数。

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fn main() {

}

在此，我们声明了作为我们程序的入口的 main 函数。

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let sdl_context = sdl2::init().video()
    .build().unwrap();

现在，开始触及有趣的部分了！init 函数返回一个我们用来初始化 SDL2 的上下文（context）的对象。厉害之处是这里用到了 Rust 版的生成器模式(builder pattern)。就是说，init 返回如下类型的对象：

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pub struct InitBuilder {
    flags: u32
}

这一类型提供了一个便于使用 SDL2 API 的接口。通过调用比如像 timer()，joystick() 和 video() 这些方法，我们可以选择性的初始化 SDL2 的某些部分，以最小化这个库的占用空间。一旦准备就绪，我们调用 build() 方法，获得 Result<Sdl, String>。

使用 Result 类型的对象是 Rust 中进行错误处理（error handling）的方式。得到错误值的可能性被集成到了类型系统中，开发者被强制要求去处理这一情况，从而获取函数的结果。这一次，我们只是简单的通过 unwrap() “解封”其中的值，这意味着我们断定（assert）我们得到的是被封装在 Ok 类型中的正确值，否则的话就不再执行后续的代码。我们之所以这么做，是因为如果我们创建不了上下文，我们就无法渲染我们的游戏，我们的程序就失去了它的意义了。

解封（unwrapping）Err 中的值会把错误信息打印出来并引发恐慌（panic），使得程序安全地崩溃掉。如果被解封的值是 Ok(Sdl) 类型的话，解封出来的值会被直接返回并赋值给 sdl_context。

把上下文绑定（binding）到一个标识符的好处是，一旦它脱离了自己的作用域（在 main 函数结束处），它所持有的所有资源都会被自动释放。其实，就算我们的程序运行至某处 panic 了，析构器（destructor）也会被如常调用，以防止内存泄漏。这就是我所指的安全地崩溃掉。

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let window = sdl_context.window("ArcadeRS Shooter", 800, 600)
    .position_centered().opengl()
    .build().unwrap();

我们在此处打开了窗口。它有一个名为“ArcadeRS Shooter”的标题，800 象素的宽度 和 600 象素的高度。像前面一样，这里使用了生成器模式，我们可以方便地使窗口居中和激活 OpenGL 模式（更高效）的渲染。

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let mut renderer = window.renderer()
    .accelerated()
    .build().unwrap();

这一步你懂的！我们在创建一个与窗口关联的渲染器（renderer），把它设置成可以使用 OpenGL 来辅助渲染，之后我们会用它来“作画”。如果创建失败，程序就会伴随着错误信息 panic 掉。

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renderer.set_draw_color(Color::RGB(0, 0, 0));
renderer.clear();
renderer.present();

在第一行，我们把笔刷设置为黑色（red=0，green=0，blue=0）。第二行处，我们先清空缓冲区再填入刚刚选择的笔刷颜色。第三行交换缓冲区正式向用户展现我们绘制的画面。

如果我们去掉最后一行，奇怪的事情就发生了。比如在 Gnome 下，窗口的内容被设置成了它背后的画面。虽然可能听起来怪怪的，按照 Rust 世界的传统，renderer 所提供的接口让我们无法轻易地使程序挂掉。

blank_win

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thread::sleep_ms(3000);

继续执行程序前，我们在这里先等待 3000 毫秒，即 3 秒钟。也可以看出，此后 main 函数就结束了，在其中分配的所有资源都会被释放掉。在用户看来，就是程序窗口被关掉。对我们来说，也没有太大的不同。美妙的是，即使此处发生了再多的事情，我们也无需为之操心！

你也许注意到了，我们从头到尾都无需写明任何数据类型。当然，我们使用了诸如 sdl2::init 和 Color::new 这些模块函数（module function）和关联函数（associated function）（也许你会对静态方法这个名字更熟悉些），可是我们从来没有告诉 Rust 我们的上下文的类型是 sdl2::Sdl。这被称为 类型推导（type inference），它是使得 Rust 让人愉快地使用的众多特性之一，虽然它们看起来像是无关紧要的附加品。

这就是本系列的第一部分。下一次，我们将提出一种更好的关闭窗口的方式：通过点击那个叉叉（x）。

在那之前，保持 rusting！

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