本文首次刊登于《游戏创造》，现开放与大家共享，转载请注明出处。
作者介绍
唐亮（千里马肝），四年游戏从业经验，曾任职于大宇软星科技（上海）有限公司任程序技术指导，现在ATI任Engineer，主要负责XP/Vista下的Display Driver。迄今为止主要个人作品为《阿猫阿狗2》，参与开发《汉朝与罗马》、《阿猫阿狗大作战OLG》和《仙剑奇侠传4》，主要研究方向为C++、图形渲染技术和系统架构。
blog地址：http://oiramario.cnblogs.com/
简介
CEGUI（Crazy Eddie’s GUI http://www.cegui.org.uk/）是一个自由免费的GUI库，基于LGPL协议，使用C++实现，完全面向对象设计。CEGUI开发者的目的是希望能够让游戏开发人员从繁琐的GUI实现细节中抽身出来，以便有更多的开发时间可以放在游戏性上。
CEGUI的渲染需要3D图形API的支持，如OpenGL或Direct3D。另外，使用更高级的图形库也是可以的，像是OGRE、Irrlicht和RenderWare，关键需求可以简化为二点：
1. 纹理（Texture）的支持
2. 直接写屏（RHW的顶点格式、正交投影、或者使用shader实现）
本文截止日时，CEGUI的最新版本是0.4.1（本文的讨论也是基于此版本），提供了SDK和全部源码的下载，同时为了适应不同的使用需求，还根据STL的使用区分为Native（VC自带的P.J. 版STL）和STLport（基于SGI STL实现的跨编译器版本，详细见http://www.stlport.org/），以及VC6.0、VC7.0、VC7.1和VC8.0几种。
除此之外，CEGUI还同步提供了官方界面编辑器LayoutEditor，以方便UI的制作，下载地址：http://www.2dgame-tutorial.com/downloads/CELayoutEditorSetup_0.4.1.exe。作为界面编辑器，它需要系统级界面以提供编辑器操作，在此之前的0.3.0版是基于MFC实现的；而在0.4.1版本中，改为基于wxWidgets（跨平台的本地UI框架，这里的UI指Window操作系统底层，如：Windows、Unix和Mac，详见http://www.wxwidgets.org/）实现。
OGRE作为目前最活跃的开源3D引擎，许多公司开始使用它进行游戏开发，原因也是其功能非常得全面和强大。在最初，OGRE曾经实现过一版UI，但是最后却放弃自己的实现而选择了CEGUI。
Why
很多人可能会觉得UI这种东西很简单，自己写就好了。我想这首先要看标准是什么了，如果只是简单的按钮、图片什么的控件，那当然不必要去负担如此大的一个库。但是，如果是以Windows 9x这样为标准，那么就不是一般得复杂了，M$也不是白混的，还要继续坳的话，那么就请自己试实现一次吧，就会发现其实事情不像是看上去那么容易。
另外，CEGUI也是由人设计出来的，我坚信会有其他的大牛可以做得到。但是，这样做真的有必要吗，有可能你在De一个别人2年前早已修掉的Bug，而别人这时正在做下一代框架，干麻不花这个时间一起去完善它呢？
最后，我想就是开源的力量。凡事不去尝试，是不会了解到其真象的。为什么会有所谓头脑风暴，这就是集体的力量，广大人民群众齐心协力，会让人感到个人力量的有限。
那么，让我们放下成见，卸掉包袱，开始这一次CEGUI之旅。
设计思想
WidgetSets
CEGUI的设计思想是以窗口为单位的WidgetSets，它称作这些WidgetSets为xxxLook，例如自带的两个TaharezLook和WindowsLook，也就是说在同一个Look里，所有的同类型的控件都长一个模样（这个可能无法满足我们通常游戏中的需要，所以要对其进行一些改造），感觉上比较像Windows98的Theme（主题），只不是Theme的概念更大，包括了桌面、音效和鼠标等。
TaharezLook WindowsLook
如上左右二图，可以看到，所有该Look所支持的Control类型所需要的图素都被一张图片所包含，假设需要更改样式和外观，可以设计多张拥有同样结构和相同元素的图片，然后换图即可。
体系结构
CEGUI的窗口体系结构，跟以往我们所了解的一样，它底层的基类是Window，如下图：
以上便是CEGUI提供给我们的控件集合，其他不在此范畴内的复合控件，也可以使用这些基本控件组合而成。
Window
可以看到，中间黑块中的Window，它继承于PropertySet和EventSet。从这里开始，需要说明一个CEGUI中常见的概念：在CEGUI中，如果存在某对象为xxx，通常会有一个xxxSet与之对应，而xxxSet的任务是对其进行管理或是分发的工作。因此，对于PropertySet而言，同时存在有Property，而Property的概念是：构建一个物件所必须的属性或组件。
举例来说，WindowProperties::AbsoluteHeight是一个在namespace WindowProperties中的一个Window属性AbsoluteHeight，用作描述Window的高度。同理，EventSet是全部Window事件的集合，其中就有像EventSized用作描述Window大小改变的事件（理解同“消息”）。
Window拥有了PropertySet和EventSet的特征后，在初始化的时候，它自己便会往里面“填入” 许多的属性和事件，丰富一番后，它也会定义一些接口，供子类继承或是供外部操作使用，像是会有接口virtual void drawSelf(float z) = 0;（供子类实现绘制），当然也会有一些公共的操作接口，如void setYPosition(float y);（设置坐标）。
在上图的右边，有一长串由Window派生出来的子控件，也就是由这些控件构成了整个CEGUI，其中包括有基本的控件：按钮、文字、图片、编辑框等；也有较复杂的复合控件：列表框、表格、多行编辑框等，它们由多个基本控件组合而成。另外，作为一种附属窗体Tooltip，它就是当鼠标在某控件上悬停一会儿后出现的说明框。
下图中，描述了整个Window所拥有的信息，所有的事件响应，所有的基本属性：
显而易见，这的确十分庞大，以致于我无法在不浪费页面的情况下，同时让这个体系图能够清晰得显示。
Property
作为“属性”的描述，需要注意的是，所有的Property都是一个独立的class，哪怕只是一个简单的AbsoluteHeight，那为什么要把一个int变量搞得如此神秘和复杂呢？
原因有二个：
1. 操作接口化，使用Interface来隔离各模块，当功能发生变动，只需要修改实现，而接口不变
2. 序列化，便于Window在从文件中读取时存取和初始化各属性
而实现一个Property，基本上简单到只需要实现两个接口：
virtual String get(const PropertyReceiver* receiver) const = 0;
virtual void set(PropertyReceiver* receiver, const String& value) = 0;
相同之处在于参数PropertyReceiver* receiver，其中receiver在不同控件中的Property代表着不同的含义，对于WindowProperties::AbsoluteHeight而言，receiver就等同于Window的实例，所以我们可以直接static_cast<Window*>(receiver)。因为每个Property都代表了不同的属性含义，在存取时也就需要不同的处理方式，所以传入一个宿主实例的指针，由Property自己决定应该做的事情。下面以WindowProperties::AbsoluteHeight的实现为例，相信只要看完之后，就会非常清楚Property的工作原理了。
String AbsoluteHeight::get(const PropertyReceiver* receiver) const
{
return PropertyHelper::floatToString(static_cast<const Window*>(receiver)->getAbsoluteHeight());
}
void AbsoluteHeight::set(PropertyReceiver* receiver, const String& value)
{
static_cast<Window*>(receiver)->setHeight(Absolute, PropertyHelper::stringToFloat(value));
}
对，它仅仅只是再次调用了Window的接口去设置了一下，这也就是封装的概念和意义。
出现了一个新面孔PropertyHelper，为了方便属性的存取，它提供了一些类似std::itoa和std::atoi这样的函数来简化字符串操作；对于复杂的Property，PropertyHelper通过定义一些规范的格式来操作，像是
String与float的转换：
float PropertyHelper::stringToFloat(const String& str)
{
using namespace std;
float val = 0;
sscanf(str.c_str(), " %f", &val);
return val;
}
String与Image的转换：
const Image* PropertyHelper::stringToImage(const String& str)
{
using namespace std;
char imageSet[128] = {0};
char imageName[128] = {0};
sscanf(str.c_str(), " set:%127s image:%127s", imageSet, imageName);
const Image* image;
try
{
image = &ImagesetManager::getSingleton().getImageset((utf8*)imageSet)->getImage((utf8*)imageName);
}
catch (UnknownObjectException)
{
image = NULL;
}
return image;
}
Event
作为“事件”的描述，与Property不同的是，Event是以String实现的，它只是一段文字描述，当不同的事件发生时，CEGUI便会发送对应的Event来通知窗口。
一个Window会有很多像是EventMouseMove、EventKeyDown和EventSized等等这样的事件。从名字上，就可以很容易得区分它们各自所代表的意义，以EventMouseMove为例 ，它的真身是const String Window::EventMouseMove( (utf8*)"MouseMove" );，是的，它就只是一个字符串而已。以EventMouseMove为例，当CEGUI底层在处理消息时，会判断鼠标是否在该窗体的区域范围中移动时，如果是，则通过接口
virtual void fireEvent(const String& name, EventArgs& args, const String& eventNamespace = "");
来发送事件给该窗口。其中，name是消息字符串名称，args中存放着该消息对应的一些信息以供函数处理，像是EventMouseMove就对应MouseEventArgs来传递数据，以下是实现：
class CEGUIEXPORT MouseEventArgs : public WindowEventArgs
{
public:
MouseEventArgs(Window* wnd) : WindowEventArgs(wnd) {}
Point position; //!< holds current mouse position.
Vector2 moveDelta; //!< holds variation of mouse position from last mouse input
MouseButton button; //!< one of the MouseButton enumerated values describing the mouse button causing the event (for button inputs only)
uint sysKeys; //!< current state of the system keys and mouse buttons.
float wheelChange; //!< Holds the amount the scroll wheel has changed.
uint clickCount; //!< Holds number of mouse button down events currently counted in a multi-click sequence (for button inputs only).
};
因为WindowEventArgs是从EventArgs派生过来的，那么Window就可以通过成员函数
virtual void onMouseMove(MouseEventArgs& e);来响应该事件了。
哦，我不会忘记这里还有一个参数eventNamespace，还是举例说明一下吧，在Window中，它就是const String Window::EventNamespace("Window");，用来区分在不同控件中可能会出现的同名事件。
小结
上面只是简单扼要得介绍了一些CEGUI的基础概念，对于一个熟悉Window的人而言，可能会觉得“不过如此”，但是，事情往往说起来容易做起来难。从整个设计体系来看，固然一个Window like的系统怎么也逃不出这些个概念，然而在控件的细节实现上，还是有很多复杂繁琐的东西需要去实现。
渲染器
前面说了那么多逻辑层的底层机制，接下来想要将CEGUI的界面显示出来，则必须要实现两个类：Texture和Renderer。它们算作是“渲染底层”；而CEGUI会在此基础上再完成一些“中间层”（像是Image之类）；最上面才是控件类，共三层构成了整个CEGUI。
Texture
实现Texture需要重载几个接口，依次是：
virtual ushort getWidth(void) const = 0;
virtual ushort getHeight(void) const = 0;
virtual void loadFromFile(const String& filename, const String& resourceGroup) = 0;
virtual void loadFromMemory(const void* buffPtr, uint buffWidth, uint buffHeight) = 0;
CEGUI需要通过这些接口操作纹理对象：得到纹理的宽度和高度、二种不同的载入方式。这里唯一需要解释的部分就是const String& resourceGroup，通过使用不同的“组” 前缀名，以区分可能相同名称的资源名，保证资源唯一ID的存取。
Texture虽然很简单，但它却是Renderer实现所必须的一个重要组成部件。
Renderer
实现Renderer需要重载更多的接口，因为数量比较多，且不像Texture的接口那么容易从字面上理解，所以我在下面会分别作解释：
virtual void addQuad(const Rect& dest_rect, float z, const Texture* tex, const Rect& texture_rect, const ColourRect& colours, QuadSplitMode quad_split_mode) = 0;
增加一个Quad到渲染缓冲中。因为对象是Quad，所以一些参数都是以Rect（4个顶点）为单位在描述，这可能会和以往的了解有些许不同：
dest_rect,， 目标位置
z， 前后层次关系
tex， 纹理指针
texture_rect,， 纹理坐标
colours， 顶点颜色
quad_split_mode， 4个顶点的顺序（顺时针、逆时针）
virtual void doRender(void) = 0;
渲染全部UI（整个Quad缓冲）
virtual void clearRenderList(void) = 0;
清空全部渲染缓冲
virtual void setQueueingEnabled(bool setting) = 0;
对于Quad的渲染分为“立即模式”和“缓冲模式”，这里是两种模式的切换开关
virtual Texture* createTexture(void) = 0;
描述Renderer如何创建一个Texture，通常就是new一个Texture后返回指针
virtual Texture* createTexture(const String& filename, const String& resourceGroup) = 0;
描述Renderer如何从文件中创建一个Texture，通常是调用上面的函数后得到新建的Texture，然后调用Texture的loadFromFile
virtual Texture* createTexture(float size) = 0;
描述Renderer如何根据指定的大小来创建一个Texture，通常是调用上面的函数后得到新建的Texture，然后根据size创建一块临时的内存，最后调用Texture的loadFromMemory
virtual void destroyTexture(Texture* texture) = 0;
销毁指定的Texture，通常Renderer都会保存一份Texture的列表便于管理，这里除了会delete传入的指针外，还会从管理列表中删除它
virtual void destroyAllTextures(void) = 0;
销毁纹理列表中的全部纹理
virtual bool isQueueingEnabled(void) const = 0;
查询缓冲渲染模式是否打开
virtual float getWidth(void) const = 0;
得到渲染设备的宽度，通常就是Viewport的宽度
virtual float getHeight(void) const = 0;
得到