29

Доброго времени суток!

Я разбираюсь в работе Unity, смотрю уроки, некоторые скрипты и иногда встречаю конструкцию вида 1 << layer, где layer является целым числом. Чаще это встречаю в методах, связанных с физикой, например Raycast:

public int groundLayer = 5; 

void SomeMethod() {
    // do smth...
    if (Physics.RaycastAll(transform.position, transform.forward, 100.0f, 1 << groundLayer).Length > 0) { 
        ...
    }
    // do smth...
}

И не только с физикой:

LayerMask Collisionmask;
int layer = 5;

void SomeMethod() {
    // do smth...
    if ((Collisionmask.value & (1 << layer)) == 0) {
        ...
    }
    // do smth...
}

Читал, что это какие-то маски. Они указывают на слои. Но мне не понятно, что это за маски, как их использовать, причем тут вообще слои? Что же такое 1 << layer, например?

Может кто-нибудь объяснить подробно? Спасибо.

0

1 ответ 1

46

Запаситесь попкорном и колой (пирожками и чаем). Это будет долго, но познавательно. ))

Что это и к чему?

В Unity, как мы все (или не только лишь все) знаем, имеются слои (layers). Освежить память о том, что это (а если не знаете, то прочитать и ознакомиться) можно в документации. Используются они по-разному. К примеру в 2D с их помощью можно обозначить и отделить задний/средний/передний план. Что-то будет сзади, что-то спереди. В более сложных играх слоёв может быть больше и объекты можно группировать по этим слоям. Например, можно сделать слой для NPC и выделить из него слой для враждебных NPC - Enemies и прочие.

В общем случае манипуляции с layerMask (маской) позволяют выяснить, находится ли проверяемый объект (GameObject) в указанном слое или нет (неважно, что это за объект и каким образом он проверяется). В зависимости от результата проверки производить задуманные действия.

Рассмотрим, к примеру, Raycast. Если обратимся к документации, то можно увидеть, что метод выглядит так:

public static RaycastHit2D Raycast(Vector2 origin, Vector2 direction, float distance = Mathf.Infinity, int layerMask = DefaultRaycastLayers, float minDepth = -Mathf.Infinity, float maxDepth = Mathf.Infinity);

Один из параметров: int layerMask = DefaultRaycastLayers. Работает он так: из некой точки в каком-то направлении выпускается луч (допустим это такая магия на расстоянии), этот луч падает на какую-то преграду (объект) и, например, если этот объект находится в слое Enemies - ушмякать его. О примере (Collisionmask.value & (1 << layer)) == 0 поговорим ниже. Но суть у него аналогичная: определить принадлежность за счет маски > сделать что-то в зависимости от...

Надеюсь с сутью понятно, пойдем далее.

Как это работает.

Количество слоев в Unity: 32. Нумеруются они с 0 до 31.

i1

LayerMask (маска) - представляется в виде 32-битного целого числа:

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

Я отделил каждые 4 бита для лучшей читабельности.

Маска использует свои 32 бита для представления различных флагов (состояние объекта, например: 1 - включен, 0 - выключен). В данном конкретном случае каждый флаг (бит) представляет собой конкретный слой. Возьмем для разбора первые 8 слоев и запишем двоичное представление каждого слоя (Первый бит (младший) находится с правой стороны).

слой №    Двоичное    Десятичное
----------------------------------
Layer 0 = 0000 0001 = 1
Layer 1 = 0000 0010 = 2
Layer 2 = 0000 0100 = 4
Layer 3 = 0000 1000 = 8
Layer 4 = 0001 0000 = 16
Layer 5 = 0010 0000 = 32
Layer 6 = 0100 0000 = 64
Layer 7 = 1000 0000 = 128

Вот что представляют из себя слои в двоичном представлении. Как видим, конкретный слой определяется одним конкретным битом.

Теперь пробуем разбираться на примере if ((Collisionmask.value & (1 << layer)) == 0).

Мы видим переменную layer, которая является целым числом. Эта переменная — номер слоя (0, 1, 2, 3, 4 ...), НЕ десятичное и НЕ двоичное представление. Collisionmask в инспекторе представляет собой выпадающий список со слоями:

i2

А Collisionmask.value в свою очередь является двоичным представлением комбинации выбранных слоёв (так как выбрать можем не один а несколько слоев). Для понимания: например, если мы хотим создать маску для слоя #2 и #5, то двоичное представление будет такое:

0010 0100  // #2,#5

или например слои #1, #2, #5, #6 будут представлять из себя:

0110 0110 // #1,#2,#5,#6

Что мы хотим? Мы хотим узнать, входит ли в эту маску проверяемый нами слой layer? И в зависимости от этого что-то сделать. В примере выше мы хотим зайти в условие и что-то сделать, если наш объект, находящийся в слое 5, не входит в указанную маску.

Допустим LayerMask = 0110 0110; // #1,#2,#5,#6, а номер нашего слоя int layer = 5;

Нужно слой 5 привести к его двоичному представлению, соответствующее в слоях. Посмотрим в табличку вверху. Слой 5 имеет десятичное представление равное 32. Оно, в свою очередь, в двоичном представлением является 0010 0000. Оно получается за счет применения побитого оператора сдвига влево << относительно самого младшего бита (0000 0001) именно на 5 значений (фантастика!). Сдвигаем единичку 5 раз влево:

i3

Как видим получилось число 0010 0000 и оно действительно входит в нашу маску 0110 0110, потому что маска содержит единичку в позиции номер 6 справа, и слой 5 имеет единичку на такой же позиции. Если не верите на слово, то проверить легко: надо произвести побитовое умножение (побитовое И "&") между маской и проверяемым значением. Это, кстати, и делается в строке Collisionmask.value & (1 << layer)

0110 0110 // #1,#2,#5,#6
& (and)
0010 0000 // #5
---------
0010 0000

Видим, что входит в маску. Если бы не входил, то побитовое умножение дало бы результат 0. Как пример доказательства, можем проверить входит ли слой 7 в данную маску или нет. Сдвигаем младший бит на 7 позиций влево:

i3.2

Получаем 1000 0000. Проверяем

0110 0110 // #1,#2,#5,#6
& (and)
1000 0000 // #7
---------
0000 0000

Видим 0. Не входит. И раз оно не входит, значит срабатывает наше условие сверху:

if ((Collisionmask.value & (1 << layer)) == 0) => if (0 == 0)  => true 

значит мы заходим в условие и делаем что нам нужно. Это то, что мы и искали.


Дополнение 1

Помимо проверки конкретного слоя на вхождение в маску, можно проверять, наоборот, все слои, кроме указанного. Нужно только использовать, так скажем, оператор инверсии (~). Он меняет в битовом представлении операнда 0 на 1, а 1 - на 0. Таким образом ~00000010 будет равен 11111101, что будет тестировать каждый слой, кроме #2. Если хотите исключить несколько слоев, то нужно будет скомбинировать маски через оператор "ИЛИ":

int layer1 = 3;
int layer2 = 5;
int layermask = ~((1 << layer1) | (1 << layer2)) // НЕПРАВИЛЬНО: ~(1 << layer1) | ~(1 << layer2)

Дополнение 2

На самом деле не всегда нужно писать 1 << что-то. Например в Raycast можно в параметр передать Collisionmask.value, где Collisionmask имеет тип LayerMask, а он, в свою очередь, в инспекторе выглядит как выпадающий список (см. изображение №2). Очень удобно.

Также не стоит хардкодить числами, т.е. не писать 1 << 7 или 1 << 5, т.к. можно забыть, что это за 5 и 7. Для того, чтоб узнать нужное число слоя, можно пользоваться LayerMask.NameToLayer, пример:

int npcLayer = LayerMask.NameToLayer("NPCLayer");   
int npcMask = 1 << npcLayer;

и тоже самое при "групповых" масках:

int npcGoodLayer = LayerMask.NameToLayer("NPCGood");
int friendsLayer = LayerMask.NameToLayer("Friends");
int npcGoodMask = 1 << npcGoodLayer;
int friendsMask = 1 << friendsLayer;
int finalmask = npcGoodMask | friendsMask; // Or, (1 << npcGoodLayer) | (1 << friendsLayer)

Дополнение 3

На самом деле такая конструкция 1 << ... встречается не только в Юнити. Это известная практика вообще в программировании. К примеру есть у какого-либо производителя продукт, приложение и он предоставляет API для других программистов.

API - набор готовых классов, процедур, функций, структур и констант, предоставляемых приложением (библиотекой, сервисом) или операционной системой для использования во внешних программных продуктах. Используется программистами при написании всевозможных приложений. (c) Википедия

У API могут быть ограничения на доступ различного рода. Программист указывает маску, к чему он хочет получить доступ, а на сервере приложения проверяется это и в случае несовпадения по маске - выдает предупреждение или еще что-либо. Самый простой пример Вконтакте и его права доступа для API

i4

Там указано десятичное представление, но сути не меняет.


6
  • 11
    Ого, ничего себе! Фундаментальный труд!
    – VladD
    14 дек 2016 в 14:26
  • @VladD благодарю. надеюсь хоть что-то понятно написал. 14 дек 2016 в 16:20
  • 4
    Здорово, особенно то, что все на реальном примере, так не возникает вопросов зачем все это нужно =) Сам недавно этот прием использовал чтобы компактно хранить выбранные дни недели в триггерах
    – rdorn
    14 дек 2016 в 21:03
  • 4
    разве что стоит добавить, что подобный прием, несмотря на кажущуюся сложность, работает существенно быстрее кучи IF-ов или switch .. case
    – rdorn
    14 дек 2016 в 21:14
  • @rdorn я уж и не знаю куда это вписать-то можно :-D ..... но вы можете внести правку %) 15 дек 2016 в 7:16

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge that you have read and understand our privacy policy and code of conduct.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.