第2章 高性能的定點(diǎn)數(shù)實(shí)現(xiàn)方案

作者：周軒、白如冰

摘要

現(xiàn)代游戲程序通常使用浮點(diǎn)數(shù)來表示實(shí)數(shù)，但各個軟硬件平臺并沒有嚴(yán)格遵守浮點(diǎn)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 754，導(dǎo)致浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算結(jié)果在不同平臺上難以做到嚴(yán)格一致，也就是浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算結(jié)果具有不確定性。這對于依賴計(jì)算確定性的鎖步同步（幀同步）游戲有嚴(yán)重影響，因?yàn)槲⑿〉恼`差會累積，導(dǎo)致不同平臺上的模擬產(chǎn)生巨大分歧。

本章介紹的定點(diǎn)數(shù)，可以保證在不同平臺上計(jì)算結(jié)果的一致性，從而解決了這個問題。本章介紹了定點(diǎn)數(shù)的表示原理，以及四則運(yùn)算、開方、超越函數(shù)等運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)。定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算基于整數(shù)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)，因此在不同的軟硬件平臺上可以實(shí)現(xiàn)一致的結(jié)果，適合對確定性有需求的技術(shù)方案，例如確定性的數(shù)學(xué)庫、物理引擎，以及上層的游戲邏輯。定點(diǎn)數(shù)支持常用的數(shù)學(xué)運(yùn)算后，使用起來就可以像使用浮點(diǎn)數(shù)一樣簡單、方便。本章還對定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算的精度、性能和原生浮點(diǎn)數(shù)進(jìn)行了比較。本章介紹的方案最早由本書主編葉勁峰實(shí)現(xiàn)，已應(yīng)用于War Song、《激戰(zhàn)狂潮》和《線條大作戰(zhàn)》等游戲中。