【Unity】3D功能开发入门系列（三）

一、运动脚本

准备工作：

• 布置测试场景，添加小火车
  
• 添加脚本 SimpleLogic，控制小火车移动

（一）物体的运动

一般使用 transform.Translate( )，实现相对运动
transform.Translate( dx, dy, dz, …) ，其中 dx, dy, dz 是坐标增量

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class MoveLogic : MonoBehaviour
{
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        float speed = 1;
        float distance = speed * Time.deltaTime;

        //Vector3 pos = this.transform.localPosition;
        //pos.z += distance; // 0.005f;
        //this.transform.localPosition = pos;

        this.transform.Translate(distance, 0, distance);
    }
}

（二）相对运动

transform.Translate( dx, dy, dz, space)，其中第 4 个参数：

• Space.World，相对于 世界坐标系
  

• Space.Self，相对于 自身坐标系（本地坐标系）<更常用>
  

在建模时，要求物体的 脸的朝向 与物体 +Z轴 一致

（三）运动的方向

使物体朝着目标方向移动（这里以小红旗为例），到达目标后停下来

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using static Unity.IO.LowLevel.Unsafe.AsyncReadManagerMetrics;

public class MoveLogic : MonoBehaviour
{
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        // 获取目标物体
        GameObject flag = GameObject.Find("红旗");
        // 转向目标
        this.transform.LookAt(flag.transform);
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        GameObject flag = GameObject.Find("红旗");
        Vector3 p1 = this.transform.position;
        Vector3 p2 = flag.transform.position;
        Vector3 p = p2 - p1;
        float distance = p.magnitude; // magnitude 取向量的模

        if(distance > 0.3f)
        {
            float speed = 2;
            float move = speed * Time.deltaTime;
            this.transform.Translate(0, 0, move, Space.Self);
        }
    }
}

• 其中：
  GameObject.Find( name_or_path)，根据 名字 / 路径 查找物体
  transform.LookAt( target)，使物体的 Z轴 指向 target 物体（若目标在空中，火车就原地起飞了）
  Space.self，沿物体自身坐标系的轴向运动
• 如果想让视角随着物体运动
  

二、旋转脚本

（一）物体的旋转

给物体调转一个旋转的角度

• Quaternion 四元组（x, y, z, w）
  transform.rotation = … 不便操作，官方也不建议使用
• 欧拉角 Euler Angle
  transform.eulerAngles = new Vector3( 0, 45, 0);
  transform.localEulerAngles = new Vector( 0, 45, 0);

注：new Vector( 0, 45, 0)、new Vector( 0, 405, 0)、new Vector( 0, -315, 0) 效果相同

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class RotateLogic : MonoBehaviour
{
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        Application.targetFrameRate = 60;
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        float rotateSpeed = 60; // 每秒转 60°

        Vector3 angles = this.transform.localEulerAngles;
        angles.y += rotateSpeed * Time.deltaTime; //0.5f;
        this.transform.localEulerAngles = angles;
    }
}

（二）相对旋转

Rotate( )，旋转一个相对角度
transform.Rotate( dx, dy, dz, space)

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class RotateLogic : MonoBehaviour
{
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        Application.targetFrameRate = 60;
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        float rotateSpeed = 60; // 每秒转 60°

        //Vector3 angles = this.transform.localEulerAngles;
        //angles.y += rotateSpeed * Time.deltaTime; //0.5f;
        //this.transform.localEulerAngles = angles;

        this.transform.Rotate(0, rotateSpeed * Time.deltaTime, 0, Space.Self);
    }
}

（三）自传与公转

• 自转，绕着自身轴旋转
• 公转，围绕另一个物体旋转

当父物体转动时，带动子物体一并旋转

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

/** 此脚本挂在卫星上
 * 
 */
public class MoonLogic : MonoBehaviour
{
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        float rotateSpeed = 60;

        // 找到父物体
        Transform parent = this.transform.parent;

        // 控制父物体旋转
        parent.Rotate(0, rotateSpeed* Time.deltaTime, 0, Space.Self);
    }
}

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

/** 地球运动的脚本
 * 
 */
public class PlanetLogic : MonoBehaviour
{
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        float rotateSpeed = 10; 

        this.transform.Rotate(0, rotateSpeed * Time.deltaTime, 0, Space.Self);
    }
}

（四）官方文档

手册 Manual + Script API：https://docs.unity.cn/cn/2022.3/ScriptReference/index.html

三、脚本的运行

（一）脚本的运行

Unity 是一款游戏引擎，用于驱动游戏逻辑
（1）场景的加载过程（伪代码）

1. 创建节点：GameObject node = new GameObject( )
2. 实例化组件：MeshRendered comp = new MeshRender( )
3. 实例化脚本组件：SimpleLogic script1 = new SimpleLogic( )
4. 调用事件函数：初始化 script1.Start( )、帧更新 script1.Update( )

注：Unity 是一个纯面向对象的框架，对象由框架创建

（2）再添加一个物体，也挂载相同的 SimpleLogic 脚本（伪代码）

1. GameObject node2 = new GameObject( )
2. SimpleLogic script2 = new SimpleLogic( )
3. script2.Start( )
4. script2.Update( )

其中，又创建了一个 SimpleLogic 实例，挂在了新的节点下

（二）消息函数

所有的脚本，一般应继承于 MonoBehavour。消息函数，或称 事件函数，一些回调函数

常见的消息函数：

注：

• Awake 只执行一次，总是先于 Start 调用，且总是调用（即使组件被禁用）
• Start 只执行一次，第一次启用时调用，若组件被禁用，就不调用

（三）脚本执行顺序

Unity 默认是单线程的协程异步
1. 消息函数的调用顺序：
第1阶段初始化：script1.Awake( )，script2.Awake( )，…
第2阶段初始化：script1.Start( )，script2.Start( )，…
帧更新：script1.Update( )，script2.Update( )，…

2. 脚本优先级 Script Execution Order
默认的，所以脚本的优先级为0，无特定顺序（执行顺序和在 Hierarchy 中的顺序无关）

优先级的设定：

1. 选中一个脚本，打开 Execution Order 对话框
2. 点 + 按钮，添加要调整优先级的脚本
3. 指定优先级，值越小、优先级越高；或者，直接拖动调节顺序
   

一般的，并不需要显示设置 Execution Order，默认即可

（四）主控脚本

主控脚本，即游戏的主控逻辑，设置一些全局性的设置、全局性的逻辑，其他的脚本就只用负责各种的功能了

四、脚本的参数

（一）脚本的参数

脚本的参数，用于控制脚本组件的功能

添加下面这行代码到 RotateLogic 的全局中后：

public float rotateSpeed = 30f;

参数的用法：

1. 参数必须为 public，才可以在检查器中显示
2. 参数的名称，即变量名 rotateSpeed -> Rotate Speed
3. 参数的默认值，即变量的默认值（可以 Reset 菜单重置）
4. 参数的工具提示，可以用 [ Tooltip( ) ] 指定，如：[ Tooltip(" 旋转速度 ") ]
   

[Tooltip("这个是Y轴向的角速度")]
public float rotateSpeed = 30f;

这样同一个脚本就可以在多个物体上使用，其相关参数可以通过检查器调节

（二）参数的赋值

以下按时间顺序：

1. 定义默认值 public float rotateSpeed = 30f;
2. 在检查器中赋值 script.rotateSpeed = 180f; // 由 Unity 框架对参数赋值
3. 在 Awake 中初始化
4. 在 Start 中初始化

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class RotateLogic : MonoBehaviour
{
    [Tooltip("这个是Y轴向的角速度")]
    public float rotateSpeed = 30f;

    private void Awake()
    {
        this.rotateSpeed = 90;
        Debug.Log("** Awake , rotateSpeed=" + this.rotateSpeed);
    }
   
    void Start()
    {
        this.rotateSpeed = 120;
        Debug.Log("** Start , rotateSpeed=" + this.rotateSpeed);
    }

    void Update()
    {
        // float speed = 30f; // 每秒转
        Debug.Log("** 速度=" + this.rotateSpeed);
        this.transform.Rotate(0, rotateSpeed * Time.deltaTime, 0, Space.Self);
    }

}

伪代码表示 （值最终是120）：
RotateY script = new RotateY( ) // 30
script.rotateSpeed = 180f // 180
script.Awake( ) // 90
script.Start( ) // 120

（三）值类型

参数的类型，分为 值类型（栈上）、引用类型（堆上）
值类型，如 int，float，bool
值类型 (struct) ，如 Vector3，Color
引用类型 (class) ，如 GameObject，Transform，MeshRendered …

1. 值类型的特点：

• 本身是一个值，可以直接赋值
• 若为赋值，则默认为 0
• 不能为 null

2. 结构体 struct，也是值类型（特点与1同）
   设初始值要new eg. public Vector3 rotateSpeed = new Vector3(1, 1, 1)

其实，C# 里面，int(struct System.int32)、float(struct System.Single) 本质也是 struct 类型；string 原则上属于 class 类型。C# 内部本质只有 struct 和 class 两种类型

（四）引用类型

参数也可以是引用类型

• 节点，GameObject
• 组件，如 Transform、MeshRenderer、AudioSourse …
• 资源，如 Material、Texture、AudioClip
• 数组类型

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class TrainLogic : MonoBehaviour
{
    public GameObject target;
    
    void Start()
    {
        Application.targetFrameRate = 60;

        this.transform.LookAt(target.transform);
    }

    void Update()
    {
        Vector3 p1 = this.transform.position;
        Vector3 p2 = target.transform.position;
        Vector3 p = p2 - p1;
        float distance = p.magnitude;

        if(distance > 0.3f)
        {
            float speed = 2;
            float move = speed * Time.deltaTime;
            this.transform.Translate( 0, 0, move, Space.Self);
        }
    }
}

（五）运行时调试

在游戏运行时，可以对 物体 / 组件 进行 实时调试，但是在运行模式下，所有的参数不能保存到场景。保存参数的办法：

• 在 Play Mode 下，暂停一下游戏，组件 Copy Component
• 在 Edit Mode 下，组件 Paste Component Values
  

五、鼠标键盘输入

（一）鼠标输入

游戏的输入，可以来自鼠标、键盘、触摸屏、游戏手柄等

鼠标输入相关 API：

1. 事件探测

其中，0 左键 / 1 右键 / 2 中键，且鼠标事件只触发一次，不会重复触发

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class FanLogic : MonoBehaviour
{
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if(Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            Debug.Log("** 鼠标按下");
        }
        if(Input.GetMouseButtonUp(0))
        {
            Debug.Log("** 鼠标抬起");
        }
        
        float speed = 180;
        this.transform.Rotate(0, speed * Time.deltaTime, 0, Space.Self);
    }
}

练习：鼠标按下时，旋转；鼠标松开时，停止 。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class FanLogic : MonoBehaviour
{
    float m_speed = 0;
    
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if(Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            Debug.Log("** 鼠标按下");
            m_speed = 180;
        }
        if(Input.GetMouseButtonUp(0))
        {
            Debug.Log("** 鼠标抬起");
            m_speed = 0;
        }
        
        // float speed = 180;
        this.transform.Rotate(0, m_speed * Time.deltaTime, 0, Space.Self);
    }
}

注：操作时，鼠标应该在 Game 窗口里点击，不是 Scene窗口

2. 状态探测

区分： 事件探测 VS 状态探测
鼠标事件，只触发一次：Input.GetMouseButtonDown() 、Input.GetMouseButtonUp()
鼠标状态，表示当前是否正在被按下：Input.GetMouseButton()

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class FanLogic : MonoBehaviour
{
    float m_speed = 0;
    
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if(Input.GetMouseButton(0))
        {
            Debug.Log("** 鼠标按下ing，正被按下");
            m_speed = 180;
        }
        else
        {
            m_speed = 0;
        }
        
        // float speed = 180;
        this.transform.Rotate(0, m_speed * Time.deltaTime, 0, Space.Self);
    }
}

• 如果要实现加减速等更复杂的游戏逻辑，事件显然比状态好
• 鼠标事件是全局的，每个脚本 互不影响，大家都可以探测，不会被哪个物体截断
  

（二）屏幕坐标

1. 鼠标按下时，取得鼠标的当前所在位置（其中，mousePosition 是鼠标在屏幕上的坐标）：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class CubeLogic : MonoBehaviour
{
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        int width = Screen.width;
        int height = Screen.height;
        Debug.Log("** 屏幕 : " + width + ", " + height);
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if (Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            Vector3 mousePos = Input.mousePosition;
            Debug.Log("** 鼠标位置" + mousePos);
        }
    }
}

2. 一个物体，在屏幕上的位置：
其中所谓 屏幕，相对于摄像机而言的，实际上是指摄像头的屏

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class CubeLogic : MonoBehaviour
{
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        //int width = Screen.width;
        //int height = Screen.height;
        //Debug.Log("** 屏幕 : " + width + ", " + height);

        Vector3 pos = this.transform.position;
        Vector3 screenPos = Camera.main.WorldToScreenPoint(pos);
        Debug.Log("** 物体的屏幕坐标：" + screenPos);
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if (Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            Vector3 mousePos = Input.mousePosition;
            Debug.Log("** 鼠标位置" + mousePos);
        }
    }
}

练习：物体运动时，检查是否超出屏幕的边界

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class CubeLogic : MonoBehaviour
{
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        //int width = Screen.width;
        //int height = Screen.height;
        //Debug.Log("** 屏幕 : " + width + ", " + height);

        Vector3 pos = this.transform.position;
        Vector3 screenPos = Camera.main.WorldToScreenPoint(pos);
        Debug.Log("** 物体的屏幕坐标：" + screenPos);
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if (Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            Vector3 mousePos = Input.mousePosition;
            Debug.Log("** 鼠标位置" + mousePos);
        }

        Vector3 pos = this.transform.position;
        Vector3 screenPos = Camera.main.WorldToScreenPoint(pos);
        if(screenPos.x < 0 || screenPos.x > Screen.width)
        {
            Debug.Log("** 物体已出屏幕边界");
        }

        float speed = 4;

        transform.Translate(speed*Time.deltaTime, 0, 0, Space.World);
    }
}

（三）键盘输入

相关 API：

演示：当按下 W 键时，向前运动
键值常量，可以参考官方文档：https://docs.unity.cn/cn/2022.3/ScriptReference/KeyCode.html
KeyCode.A：A
KeyCode.Space：空格
KeyCode.LeftArrow：向左的箭头键…

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class FlyLogic : MonoBehaviour
{
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        float zSpeed = 0;
        if(Input.GetKey(KeyCode.W))
        {
            // Debug.Log("* 按键 w 被按下");
            zSpeed = 1;
        }    
        this.transform.Translate(0, 0, zSpeed * Time.deltaTime, Space.Self);
    }
}

注：运动游戏时，如果发现按键没有反应，应该先用鼠标点一下 Game 窗口，然后才能获得输入焦点。