際際滷

際際滷Share a Scribd company logo

C++ w programowaniu gier

Download as PPTX, PDF
Adam Sawicki
Adam Sawicki

"C++ in game programming" [Polish] Prezentacja do wykadu przygotowanego na Koo Naukowe Tw坦rc坦w Gier "Polygon" przy Politechnice Warszawskiej. Opisuje: dlaczego do programowania gier u甜ywa si wanie jzyka C++, co stosowa, a czego unika, aby pisany kod by dobry i przede wszystkim wydajny w dziaaniu. Date: 2010-10-30

1 of 18
C++ w programowaniu gier Adam Sawicki - www.asawicki.info - 30 pa添dziernika 2010
Dlaczego C++? W jakim jzyku pisze si gry? Powa甜ne tytuy na PC i konsole - tylko C++! Inne platformy r坦甜nie iPhone, iPad Objective C (oraz C++) Android Java (oraz C++) Web ActionScript (Flash), JavaScript, Amatorskie projekty dowolnie XNA, Java, Python, cokolwiek 2
Dlaczego C++? C++ to nie najwa甜niejszy jzyk na wiecie. TIOBE Programming Community Index for October 2010 [TIOBE] 3
Dlaczego C++? C++ nie jest idealny [C++FQA] Jest trudny i obszerny Np. wska添niki, szablony, przeci甜enia Wiele rzeczy nieustandaryzowane Np. stringi, kontenery, obsuga bd坦w, brak ABI Uboga biblioteka standardowa Niski poziom Potrzeba du甜o kodu, 甜eby cokolwiek napisa atwo o r坦甜norodne bdy, np. w zarzdzaniu pamici 4
Dlaczego C++? Jednak C++ to najlepszy/jedyny wyb坦r do gier Dostatecznie wysoki poziom, by pisa zo甜one programy Np. programowanie obiektowe Dostatecznie niski poziom, by pisa wydajny kod Np. wska添niki, brak wirtualnej maszyny, rczne zarzdzanie pamici Jest szeroko wspieranym standardem API, biblioteki i silniki do gier maj zwykle interfejs do C/C++ Istniej kompilatory na interesujce nas platformy PC/Windows, Xbox 360, PlayStation 3 5
Nie kombinuj W programowaniu gier chodzi o to, 甜eby napisa gr Warto pisa wszystko jak najprociej Dlatego nie kombinuj! Nie musisz by mistrzem in甜ynierii oprogramowania Nie powiniene przekombinowa z programowaniem obiektowym i wzorcami projektowymi Nie musisz zna na pami standardu C++ Nie powiniene przekombinowa z preprocesorem, szablonami i przeci甜aniem operator坦w 6
C++ a programowanie gier Programowanie gier dopiero zaczyna si tam, gdzie koczy si nauka C++ Problem z konstruktorem klasy? Zrobi metod Init! Problem z const correctness? Immutability, koncepcja deskryptora. Problem z singletonem? Jawnie inicjalizowa i finalizowa podsystemy! Za du甜o getter坦w i setter坦w? Pisa struktury, pola publiczne! Wiele zagadnie typowych w programowaniu gier [GPPATTERNS] Np. podw坦jne buforowanie, architektura komponentowa, pula obiek坦w 7
Data-Driven "Boss": { "Life": 1000, "Armor": 200, "Weapon": "Laser" }, "Laser": { "ParticleEffect": "LaserEffect02", "Damage": 1000, "Duration": 2.5, "Cooldown": 0.7 } 8
Optymalizacja Optymalizacja co w praktyce oznacza? Jednym kojarzy si z doborem algorytmu o dobrej zo甜onoci asymptotycznej Innym kojarzy si z przepisaniem algorytmu na asembler Prawda le甜y porodku! Du甜e obiekty przekazywa i zwraca przez wska添nik lub referencj, nie przez warto Upraszcza obliczenia matematyczne, mno甜y zamiast dzieli Nie definiowa zo甜onych zmiennych wewntrz ptli Nie ufa optymalizacji kompilatora 9
安霞糸温逮稼看 Dodawanie, odejmowanie, mno甜enie Dzielenie, funkcje transcendentalne Branching, metody wirtualne, skok pod wska添nik Dynamiczna alokacja pamici Zasoby systemowe tekstury, wtki, gniazda Wejcie-wyjcie pliki, sie 10
Optymalizacja Nietrafienie w pami podrczn cache miss 1980: Odwoanie do pamici RAM 1 cykl procesora 2009: Odwoanie do pamici RAM 400 cykli procesora [POOP] 11
Optymalizacja Lokalno odwoa wa甜niejsza, ni甜 ilo oblicze Programowanie obiektowe Programowanie zorientowane na dane Obiekty alokowane osobno, rozrzucone po pamici Obiekty w tablicy, w cigym obszarze pamici Pakowanie danych short, char Flagi bitowe Pola bitowe Nawet zmiana kolejnoci p坦l mo甜e wpyn na wydajno! 12
Najlepsza optymalizacja Najszybszy kod to taki, kt坦ry nigdy si nie wykonuje Precalc przygotowa dane wczeniej, nie liczy za ka甜dym razem Podczas wczytywania gry NIE parsowa plik坦w tekstowych, XML, modeli OBJ, tekstur PNG, nie kompilowa shader坦w Edytor lub inne narzdzia powinny przygotowa assety w docelowym formacie: modele do wczytania prosto do VB/VBO, tekstury w DDS (ewentualnie JPEG), wasne formaty plik坦w, VFS Podczas dziaania gry NIE liczy w ka甜dej klatce tego, co mo甜na przygotowa raz lub policzy raz na jaki czas (np. w AI) Stosowa culling i podzia przestrzeni, aby nie przetwarza tego, czego nie wida lub co nie jest istotne LOD Level od Detail kiedy mimo wszystko trzeba przetwarza du甜o danych, mo甜na mniej szczeg坦owo 13
Wyjtki W kodzie powa甜nej gry wyjtki powinny by nieu甜ywane, a ich obsuga wyczona Brak standardowego sposobu obsugi bd坦w w C++ Niedoskonao wyjtk坦w C++ - brak finally, RAII nie jest powszechne Pojcie bdu w grze nie ma takiego sensu jak w programie Wczone wsparcie dla wyjtk坦w w kompilatorze C++ to du甜a strata wydajnoci, nawet kiedy wyjtki nie s faktycznie u甜ywane Kompilatory C++ na konsolach nie wspieraj wyjtk坦w [KosztWyjtk坦w] 14
STL STL-a te甜 czsto nie u甜ywa si w programowaniu gier Wprawdzie warto mie szablony kontener坦w i mog dziaa wydajnie, jednak STL robi zbyt du甜o dynamicznych alokacji pamici. String坦w u甜ywa tylko do pokazywania tekstu u甜ytkownikowi, nie wewntrznie w kodzie gry Unika std::list, std::set, std::map, najlepszy jest std::vector EASTL implementacja STL dostosowana do programowania gier [EASTL], udostpniona ostatnio za darmo [EASTL/GIT] 15
Programowanie r坦wnolege To dziedzina obszerna, trudna, wci甜 dojrzewajca, ale bardzo wa甜na, opacalna i ju甜 obowizkowa! Wtki i muteksy to dopiero pocztek 16
Narzdzia Jedyna suszna platforma: Windows :) Jedyne suszne IDE: Visual C++ :) Narzdzia pomocnicze: ledzenie wyciek坦w pamici: wasny alokator pamici, Visual Leak Detector Profilowanie: wasna instrumentacja, Very Sleepy, AMD CodeAnalyst, Intel Vtune Debugowanie bibliotek: Debug version of Direct3D, PIX, PhysX Visual Debugger Statyczna analiza kodu: CppCheck 17
Bibliografia [TIOBE] TIOBE Programming Community Index for October 2010 http://www.tiobe.com/index.php/content/paperinfo/tpci/index.html [C++FQA] C++ FQA, Yossi Kreinin http://yosefk.com/c++fqa/ [GPPATTERNS] Game Programming Patterns, Robert Nystrom http://gameprogrammingpatterns.com/ [POOP] Pitfalls of Object Oriented Programming, Tony Albrecht (Sony Computer Entertainment Europe) http://bit.ly/90fCdE [KosztWyjtk坦w] Koszt wyjtk坦w, forum.gamedev.pl http://forum.gamedev.pl/index.php/topic,19151.msg229335.html#msg229335 [EASTL] EASTL -- Electronic Arts Standard Template Library http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2271.html [EASTL/GIT] paulhodge / EASTL http://github.com/paulhodge/EASTL 18

More Related Content

C++ w programowaniu gier

  • 1. C++ w programowaniu gier Adam Sawicki - www.asawicki.info - 30 pa添dziernika 2010
  • 2. Dlaczego C++? W jakim jzyku pisze si gry? Powa甜ne tytuy na PC i konsole - tylko C++! Inne platformy r坦甜nie iPhone, iPad Objective C (oraz C++) Android Java (oraz C++) Web ActionScript (Flash), JavaScript, Amatorskie projekty dowolnie XNA, Java, Python, cokolwiek 2
  • 3. Dlaczego C++? C++ to nie najwa甜niejszy jzyk na wiecie. TIOBE Programming Community Index for October 2010 [TIOBE] 3
  • 4. Dlaczego C++? C++ nie jest idealny [C++FQA] Jest trudny i obszerny Np. wska添niki, szablony, przeci甜enia Wiele rzeczy nieustandaryzowane Np. stringi, kontenery, obsuga bd坦w, brak ABI Uboga biblioteka standardowa Niski poziom Potrzeba du甜o kodu, 甜eby cokolwiek napisa atwo o r坦甜norodne bdy, np. w zarzdzaniu pamici 4
  • 5. Dlaczego C++? Jednak C++ to najlepszy/jedyny wyb坦r do gier Dostatecznie wysoki poziom, by pisa zo甜one programy Np. programowanie obiektowe Dostatecznie niski poziom, by pisa wydajny kod Np. wska添niki, brak wirtualnej maszyny, rczne zarzdzanie pamici Jest szeroko wspieranym standardem API, biblioteki i silniki do gier maj zwykle interfejs do C/C++ Istniej kompilatory na interesujce nas platformy PC/Windows, Xbox 360, PlayStation 3 5
  • 6. Nie kombinuj W programowaniu gier chodzi o to, 甜eby napisa gr Warto pisa wszystko jak najprociej Dlatego nie kombinuj! Nie musisz by mistrzem in甜ynierii oprogramowania Nie powiniene przekombinowa z programowaniem obiektowym i wzorcami projektowymi Nie musisz zna na pami standardu C++ Nie powiniene przekombinowa z preprocesorem, szablonami i przeci甜aniem operator坦w 6
  • 7. C++ a programowanie gier Programowanie gier dopiero zaczyna si tam, gdzie koczy si nauka C++ Problem z konstruktorem klasy? Zrobi metod Init! Problem z const correctness? Immutability, koncepcja deskryptora. Problem z singletonem? Jawnie inicjalizowa i finalizowa podsystemy! Za du甜o getter坦w i setter坦w? Pisa struktury, pola publiczne! Wiele zagadnie typowych w programowaniu gier [GPPATTERNS] Np. podw坦jne buforowanie, architektura komponentowa, pula obiek坦w 7
  • 8. Data-Driven "Boss": { "Life": 1000, "Armor": 200, "Weapon": "Laser" }, "Laser": { "ParticleEffect": "LaserEffect02", "Damage": 1000, "Duration": 2.5, "Cooldown": 0.7 } 8
  • 9. Optymalizacja Optymalizacja co w praktyce oznacza? Jednym kojarzy si z doborem algorytmu o dobrej zo甜onoci asymptotycznej Innym kojarzy si z przepisaniem algorytmu na asembler Prawda le甜y porodku! Du甜e obiekty przekazywa i zwraca przez wska添nik lub referencj, nie przez warto Upraszcza obliczenia matematyczne, mno甜y zamiast dzieli Nie definiowa zo甜onych zmiennych wewntrz ptli Nie ufa optymalizacji kompilatora 9
  • 10. 安霞糸温逮稼看 Dodawanie, odejmowanie, mno甜enie Dzielenie, funkcje transcendentalne Branching, metody wirtualne, skok pod wska添nik Dynamiczna alokacja pamici Zasoby systemowe tekstury, wtki, gniazda Wejcie-wyjcie pliki, sie 10
  • 11. Optymalizacja Nietrafienie w pami podrczn cache miss 1980: Odwoanie do pamici RAM 1 cykl procesora 2009: Odwoanie do pamici RAM 400 cykli procesora [POOP] 11
  • 12. Optymalizacja Lokalno odwoa wa甜niejsza, ni甜 ilo oblicze Programowanie obiektowe Programowanie zorientowane na dane Obiekty alokowane osobno, rozrzucone po pamici Obiekty w tablicy, w cigym obszarze pamici Pakowanie danych short, char Flagi bitowe Pola bitowe Nawet zmiana kolejnoci p坦l mo甜e wpyn na wydajno! 12
  • 13. Najlepsza optymalizacja Najszybszy kod to taki, kt坦ry nigdy si nie wykonuje Precalc przygotowa dane wczeniej, nie liczy za ka甜dym razem Podczas wczytywania gry NIE parsowa plik坦w tekstowych, XML, modeli OBJ, tekstur PNG, nie kompilowa shader坦w Edytor lub inne narzdzia powinny przygotowa assety w docelowym formacie: modele do wczytania prosto do VB/VBO, tekstury w DDS (ewentualnie JPEG), wasne formaty plik坦w, VFS Podczas dziaania gry NIE liczy w ka甜dej klatce tego, co mo甜na przygotowa raz lub policzy raz na jaki czas (np. w AI) Stosowa culling i podzia przestrzeni, aby nie przetwarza tego, czego nie wida lub co nie jest istotne LOD Level od Detail kiedy mimo wszystko trzeba przetwarza du甜o danych, mo甜na mniej szczeg坦owo 13
  • 14. Wyjtki W kodzie powa甜nej gry wyjtki powinny by nieu甜ywane, a ich obsuga wyczona Brak standardowego sposobu obsugi bd坦w w C++ Niedoskonao wyjtk坦w C++ - brak finally, RAII nie jest powszechne Pojcie bdu w grze nie ma takiego sensu jak w programie Wczone wsparcie dla wyjtk坦w w kompilatorze C++ to du甜a strata wydajnoci, nawet kiedy wyjtki nie s faktycznie u甜ywane Kompilatory C++ na konsolach nie wspieraj wyjtk坦w [KosztWyjtk坦w] 14
  • 15. STL STL-a te甜 czsto nie u甜ywa si w programowaniu gier Wprawdzie warto mie szablony kontener坦w i mog dziaa wydajnie, jednak STL robi zbyt du甜o dynamicznych alokacji pamici. String坦w u甜ywa tylko do pokazywania tekstu u甜ytkownikowi, nie wewntrznie w kodzie gry Unika std::list, std::set, std::map, najlepszy jest std::vector EASTL implementacja STL dostosowana do programowania gier [EASTL], udostpniona ostatnio za darmo [EASTL/GIT] 15
  • 16. Programowanie r坦wnolege To dziedzina obszerna, trudna, wci甜 dojrzewajca, ale bardzo wa甜na, opacalna i ju甜 obowizkowa! Wtki i muteksy to dopiero pocztek 16
  • 17. Narzdzia Jedyna suszna platforma: Windows :) Jedyne suszne IDE: Visual C++ :) Narzdzia pomocnicze: ledzenie wyciek坦w pamici: wasny alokator pamici, Visual Leak Detector Profilowanie: wasna instrumentacja, Very Sleepy, AMD CodeAnalyst, Intel Vtune Debugowanie bibliotek: Debug version of Direct3D, PIX, PhysX Visual Debugger Statyczna analiza kodu: CppCheck 17
  • 18. Bibliografia [TIOBE] TIOBE Programming Community Index for October 2010 http://www.tiobe.com/index.php/content/paperinfo/tpci/index.html [C++FQA] C++ FQA, Yossi Kreinin http://yosefk.com/c++fqa/ [GPPATTERNS] Game Programming Patterns, Robert Nystrom http://gameprogrammingpatterns.com/ [POOP] Pitfalls of Object Oriented Programming, Tony Albrecht (Sony Computer Entertainment Europe) http://bit.ly/90fCdE [KosztWyjtk坦w] Koszt wyjtk坦w, forum.gamedev.pl http://forum.gamedev.pl/index.php/topic,19151.msg229335.html#msg229335 [EASTL] EASTL -- Electronic Arts Standard Template Library http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2271.html [EASTL/GIT] paulhodge / EASTL http://github.com/paulhodge/EASTL 18