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主循环、HostState 与 Tick

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本页解释“一帧”在引擎里如何被切分：外层 CEngine::Frame 负责限帧与状态机，CHostState 负责换图/存读档等宏观状态，_Host_RunFrame 把真实时间切成固定 tick 并依次运行输入、服务器、客户端，最后渲染与混音。

相关页面：引擎总览 · 网络通道与协议 · 实体复制 · 游戏 DLL 契约

相关源码文件#

  • engine/sys_engine.cpp：CEngine::Frame、FilterTime
  • engine/host_state.cpp：CHostState
  • engine/host.cpp：Host_RunFrame、_Host_RunFrame、_Host_RunFrame_*
  • engine/sv_main.cpp：SV_Frame、SV_Think、SV_SendClientUpdates
  • game/server/gameinterface.cpp：CServerGameDLL::GameFrame

1. 外层：CEngine::Frame#

  1. 窗口失焦且未播放内嵌视频时，按 engine_no_focus_sleep 等待输入：engine/sys_engine.cpp:420-428。
  2. 用 Sys_FloatTime 计算增量并累积到 m_flFrameTime：engine/sys_engine.cpp:430-475。
  3. FilterTime 判断是否该跑一帧；否则按差值睡眠并记录被“吞掉”的时间：engine/sys_engine.cpp:477-499。客户端由 fps_max（以及菜单、分屏专用上限）限帧；在多人、未开作弊的 PC 客户端上，fps_max 若被设为 0 以外且小于 30 的值，会被强制改为 30：engine/sys_engine.cpp:278-288、engine/sys_engine.cpp:361-373。专用服务器则把最小帧时间锁到下一个 tick：engine/sys_engine.cpp:266-271。
  4. 非专用服务器时通知 client.dll FRAME_START：engine/sys_engine.cpp:530-535。
  5. DLL 状态为 active/close/restart 时调用 HostState_Frame；状态切换为 close/restart 时设置退出标志：engine/sys_engine.cpp:552-581。

2. 宏观状态机：CHostState#

证据：

  • 状态枚举：engine/host_state.cpp:54-64。
  • State_Run 根据 m_nextState 转移：新游戏/读档会先显示加载提示，然后与关闭、重启一起先进入 HS_GAME_SHUTDOWN（源码注释说明“新游戏前必须先关闭旧游戏”），换图则直接进入对应状态：engine/host_state.cpp:622-652。
  • State_NewGame 在 Host_NewGame 成功时进入 HS_RUN；失败时 GameShutdown 后同样回到 HS_RUN（服务器停留在控制台）：engine/host_state.cpp:414-454。
  • FrameUpdate 循环执行当前状态，只有 HS_RUN 每帧只跑一次，其它状态会在同一帧内连续推进直到回到 HS_RUN；关闭/重启状态执行后跳出；调试版检测超过 8 次循环视为状态死循环：engine/host_state.cpp:753-844。
  • FrameUpdate 用 setjmp(host_abortserver) 作为致命错误的回退点：engine/host_state.cpp:759-763。
  • 进入任何加载类状态前都会调用 g_pMDLCache->BeginMapLoad()：engine/host_state.cpp:786-816。

State_Run 还会在客户端正在连接时把帧时间钳制到一个 tick（换图后的“短帧”窗口），并在专用服务器上包裹看门狗：engine/host_state.cpp:588-613。

3. Tick 切分：_Host_RunFrame#

时间累积#

host_remainder 累积帧时间；当它不小于一个 tick（sv_alternateticks 且单人时为两个 tick）时，计算本帧要模拟的 numticks = floor(remainder / interval) 并扣除；host_nexttick 记录距离下一个 tick 还差多少：engine/host.cpp:4051-4096。

单线程路径（专用服务器始终如此）#

证据：tick 循环与各阶段调用 engine/host.cpp:4185-4277；HLTV 在循环后运行 engine/host.cpp:4289-4293；预测与鼠标外插 engine/host.cpp:4322-4344；渲染与声音 engine/host.cpp:4528-4555。各阶段函数：输入 engine/host.cpp:3256-3295、服务器 engine/host.cpp:3304-3320、客户端 engine/host.cpp:3352-3386、渲染 engine/host.cpp:3430-3459。

要点：

  • 只在最后一个 tick 发送网络更新。 bFinalTick 只在最后一次循环为真，注释说明这是为了避免一帧内多次编码网络数据：engine/host.cpp:4210-4211；对非回环连接（或开启 host_limitlocal 时），CL_Move 只在最后一个 tick 且到达发送时间时才发包，本地回环连接默认不受此限制：engine/cl_main.cpp:2767-2774；SV_Frame 只在 finalTick 时发送客户端更新：engine/sv_main.cpp:3475-3483。
  • numticks == 0 也会渲染。 渲染与 tick 无关，客户端插值量取 remainder / interval：engine/host.cpp:4327。

多线程路径（仅监听服务器）#

Host_RunFrame 在本地服务器与客户端都活跃时，按 host_thread_mode 决定是否启用引擎线程化（默认取决于线程池是否有线程）：engine/host.cpp:4648-4660。线程化时客户端使用上一帧的 tick 数与余量在主线程运行，服务器 tick 被封装成 CFunctorJob 投递到线程池，帧末等待并执行延迟的服务器工作：engine/host.cpp:4354-4508、engine/host.cpp:4596。在此模式下单人游戏的 SV_SendClientUpdates 会被延迟到主线程执行：engine/sv_main.cpp:3478-3481。源码注释写明“threaded path only supported in listen server”：engine/host.cpp:4168-4172。

4. 服务器 tick：SV_Frame#

证据：SV_Frame engine/sv_main.cpp:3428-3495；CBaseServer::RunFrame 处理套接字、超时、用户设置、待发服务器信息、主服务器更新：engine/baseserver.cpp:3261-3289；SV_Think 设置 gpGlobals 后交给插件处理器：engine/sv_main.cpp:3327-3366；插件处理器先回调所有插件再调用 server.dll：engine/sv_plugin.cpp:424-435；SV_SendClientUpdates 先 PreClientUpdate 再 SendClientMessages，并把字符串表 tick 推进 1：engine/sv_main.cpp:3402-3417。

注意几个条件：

  • 只有存在客户端时才递增服务器 tick；没有客户端的多人服务器仍会调用 SV_Think(false) 让游戏系统运转：engine/sv_main.cpp:3457-3473。
  • 单人游戏只有本地客户端处于 active 时才真正模拟：engine/sv_main.cpp:3354-3359。
  • 网络字符串表在帧内解锁、帧末重新加锁，用于在调试版中发现“非预期修改”：engine/sv_main.cpp:3451-3452、engine/sv_main.cpp:3485-3486。

5. 游戏帧：CServerGameDLL::GameFrame#

顺序动作证据
0读档恢复中直接返回；sv_alternateticks 时奇数 tick 只更新客户端数据game/server/gameinterface.cpp:1423-1447
1清理延迟删除的实体game/server/gameinterface.cpp:1462
2所有 IGameSystem 的 FrameUpdatePreEntityThink，GameStartFramegame/server/gameinterface.cpp:1468-1469
3导航网格更新、统计上传、查询缓存、基准测试game/server/gameinterface.cpp:1472-1489
4Physics_RunThinkFunctions：模拟/Think 所有实体（玩家在此执行排队的 CUserCmd）game/server/gameinterface.cpp:1492、game/server/physics_main.cpp:2282-2339
5FrameUpdatePostEntityThink（延迟补偿记录等在此）与实体 I/O 事件队列game/server/gameinterface.cpp:1494-1498
6再次清理删除列表、UpdateAllClientData、g_pGameRules->EndGameFrame()game/server/gameinterface.cpp:1502-1512
7触发定时的网络属性变更事件game/server/gameinterface.cpp:1533

CS:GO 的 EndGameFrame 在这里驱动 Bot 管理器的 StartFrame，注释说明是为了让 Bot 在物理模拟之后做可见性检查：game/shared/cstrike15/cs_gamerules.cpp:9886-9893。

约束与边界#

  • 服务器 tick 内的 gpGlobals->curtime 会被玩家命令执行临时改写为玩家自己的 tickbase 时间，执行完再恢复，见 输入与预测。
  • _Host_RunFrame 用 setjmp(host_enddemo) 处理 demo 结束跳出：engine/host.cpp:4048-4049。
  • 本次没有对帧时序做任何实测；“每帧顺序”来自源码调用顺序。