Как писать игры на си. Почему я пишу игры на C (да, на C)

Компьютерные игры - это большой бизнес. Суммарная выручка индустрии видеоигр в США достигла 23,5 миллиардов долларов в прошлом году, что на 5% больше, чем в 2014. За каждой великой игрой стоят программисты, которые вносят существенный вклад в конечный продукт. Конечно, для создания разных игр используются разные языки программирования. В данной статье мы представим вам несколько самых популярных.

Язык ассемблера

Многие игры для Sega и Dendy были написаны на различных диалектах языка ассемблера, включая Super Mario Brothers.

Игры серии Super Mario были проданы тиражом более 70 миллионов копий. IGN назвала третью часть Super Mario Brothers самой великой игрой всех времён.

Язык Си

Язык Си до сих пор остаётся одним из самых популярных языков программирования из-за своей относительной простоты и чёткой структуры. Компания id Software использовала Си для создания игры Doom, впервые выпущенной в 1993 году.

Doom была названа самой влиятельной FPS-игрой, став прообразом многих других игр от первого лица и 3D-игр в общем. По приблизительным оценкам Doom набрал около 10 миллионов установок в 1995 году.

С++

Язык С++ использовался для создания многих современных операционных систем, софта, игр и игровых движков. Благодаря его гибкости, игры можно относительно несложно портировать с ПК на консоли и в обратном направлении. Одной из самых популярных игр, написанных на С++, является World of Warcraft.

С момента запуска было продано 14 миллионов копий. 48% подписчиков проживают в азиатском регионе, 22% из США. На вики по WoW содержится более 100 000 статей.

C#

Разработанный компанией Microsoft в 2000 году, С# стал довольно популярен среди разработчиков игр. Движок Unity, широко используемый при создании игр для ПК, консолей и мобильных устройств, написан преимущественно на С#. Одна из самых заметных игр в данном классе - Angry Birds.

Angry Birds находится на третьем месте по популярности среди всех игры для iOS всех времён, сразу за Candy Crush Saga и Fruit Ninja. Стоимость разработки первой версии игры составила порядка $140 000, что является очень скромным числом в своём роде. Четыре человека работали над игрой суммарно порядка восьми месяцев.

Java

Java является в некотором роде родственником C#. Они развиваются под влиянием друг друга, оба имеют сборщики мусора и объектно-ориентированы. Но Java изначально позиционируется как платформонезависимый язык, что означает, что он (по задумке) работает абсолютно одинаково на всех устройствах. Истории успешных игр, написанных на Java, включают в себя RuneScape и Minecraft.

Альфа-версия игры была создана всего за 6 дней. Minecraft - вторая самая продаваемая игра в мире. Изначально она называлась «Cave Game».

Хотите найти больше материалов по разработке игр и, может быть, даже разработать одну свою? Загляните в .

Я написал один и тот же шутер от первого лица на JavaScript, а потом на C++. В этой статье опишу, как все это происходило.

Несколько лет назад, когда WebGL начал свое шествие по браузерам, у меня возникла идея - написать шутер от первого лица на JavaScript и HTML. Абсолютно безумная затея, но она сработала, и даже не очень лагала (попробуйте сами). В свободное время я понемногу модифицировал код, со временем игра обросла фичами и стала интересной.

Сравнение

Теперь у меня есть редкая возможность сравнить ход разработки одного и того же приложения на C++ и JavaScript. Разберу по пунктам.

Производительность

Сейчас вы очень удивитесь: производительность обеих реализаций не сильно различается (прим. перев. : А вот на компьютере без дискретной видеокарты разница огромна - в браузере игра почти не играбельна, а вот в C++-версии отсутствуют даже малейшие лаги).

Даже самая ресурсоемкая часть - процедурная генерация домов и обнаружение столкновений физическим движком - не сильно лагали на JavaScript. Тормозит буквально раза в два больше, чем в C++-версии. Оптимизация выполнения JavaScript в Chrome меня очень впечатлила. К несчастью, все равно JavaScript-версия ощущается куда более медленной . Далее я объясню, почему.

Дьявол кроется в деталях

В реализации на C++ я мог контролировать любую деталь выполнения, любую мелочь. В JavaScript-версии во многих вещах я полагался на браузер - в этом и крылась проблема. На JavaScript процедурная версия едва заметно подлагивала из-за того, что некоторые вызовы WebGL имеют свойство ненадолго вешать браузер. Буквально на миллисекунды, но их очень много - поэтому игра «плыла», ощущалась очень медленной по ритму. Я написал несколько обходов для основных проблем, но с другими ничего сделать, увы, было нельзя. На C++ же контролировать можно все - и если возникают проблемы, можно придумать способ их решить.

Версия на JavaScript на моем компьютере выдавала тот же FPS, что и на C++ - около 120 кадров в секунду. Но ощущалась она очень, очень медленной. В зависимости от используемой ОС и железа компьютера браузер ведет себя сильно по-разному, и даже ввод иногда лагает.

Даже если сцена отрисуется очень быстро - управление мышкой сильно отставало, для шутера от первого лица такое отставание критично. Из-за этого игра тоже казалось очень заторможенной.

В игровом коде есть два способа исполнения «игрового цикла»: requestAnimationFrame() и setInterval() . Одна из версий частично решает проблему скорости ввода на одних системах, другая - на других. От этого ситуация запутывается еще сильнее.

Таких мелких проблем было много, но у всех была одна причина - в JavaScript-версии все очень сильно зависит от реализации браузера, который часто делает не то, что вы от него хотите. В C++ такой проблемы не было в принципе.

Скорость разработки

И JavaScript, и C++ я знаю достаточно хорошо, поэтому скорость была примерно одинаковой. В C++ иногда возникает нужда реализовать вещи, о которых в JavaScript думать не надо, но зато система типов C++ помогает в отлове багов и опечаток. «Хвала» современным браузерам - JavaScript отлаживать так же удобно, как C++ двадцать лет назад.

Лично я думаю, у обоих языков есть и плюсы, и минусы. В конце концов, оба они - просто инструменты для достижения цели.

Итог

Если вы решите вдруг написать свой трехмерный шутер от первого лица, я настоятельно рекомендую делать это не на JavaScript/HTML/WebGL. Для встроенных в сайты мелких игрушек или прототипов они хороши, но сделать на них полноценный, да еще и нативный продукт нереально. Ну, по крайней мере, сейчас. Кто знает, вдруг через несколько лет все станет резко наоборот. Знаю много людей, которые с таким инструментарием делают двухмерные игры, и получается прекрасно. Но для трехмерной игры от первого лица это так не работает.

Я решил продолжить работу над C++-версией. Надеюсь, что закончу в ближайшие месяцы. Вот тут можно понаблюдать за прогрессом:

Я - тот ещё фрукт. Все мои личные игровые проекты, которыми я занимался в последнее время, были написаны на «vanilla» C. Больше никто так не делает, поэтому, полагаю, вам может быть интересно узнать, почему я сделал такой выбор.
Написанное дальше содержит мнение о языках программирования, которое вам может не понравиться. Я предупреждал .

Что мне нужно от языка

Некоторые требования не подлежат обсуждению или поиску компромиссов. Во-первых, язык должен быть надёжным. Я не могу позволить себе тратить своё время на поиск ошибок, которых я не совершал.

Я написал большое количество игр на Flash, и вот, Flash умер. Я не хочу тратить время на портирование старых игр на современные платформы, я хочу писать новые игры. Мне нужна платформа, в долговечности которой я буду уверен.

Чего я точно хочу, так это избежать зависимости от определённой ОС. В идеале - иметь возможность разрабатывать и для консолей. Поэтому важно, чтобы язык позволял легко портировать написанное на нём, а также имел хорошую поддержку кроссплатформенных библиотек.

Чего я хочу от языка

Самым важным, но не обязательным требованием является простота. Изучение особенностей языка и и его чудного «умного» API я нахожу безумно скучным. Идеальный язык можно однажды изучить и никогда больше не пользоваться его документацией.

Поиск и исправление багов истощает творческий потенциал. Я хочу оставлять меньше багов, потому желаю строгую типизацию, качественные сообщения об ошибках и статический анализ кода. Хочу упростить поиск ошибок, а, следовательно, хорошие отладочные средства и динамический анализ.

Меня не интересует красивая реалистичная картинка, зато я забочусь о производительности. Меньшая требовательность к ресурсам расширяет спектр возможностей, доступных для реализации. Особенно интересно наблюдать за тем, что происходит с современным мощными компьютерами, когда разработчик о производительности не думает.

Ещё больше меня волнует скорость компилятора. Я не какой-нибудь буддийский мастер концентрации, и ждать больше 10 секунд - расточительство. Хуже того, это выбивает из потока. Вроде только глянул Twitter, а 5 минут куда-то пропали.

Я не адепт ООП. Большую часть времени, проведённого за работой, я имел дело с классами и объектами. Но чем дальше, тем меньше я понимаю, почему надо так жёстко объединять код и данные. Я хочу работать с данными, как с данными, и писать код, который лучше всего подходит в конкретной ситуации.

Альтернативы

C++ продолжает оставаться наиболее распространенным языком для разработки игр, и на то есть свои причины. До сих пор большинство моих заказных проектов пишется на нем, и это мне не нравится.

C++ покрывает мои нужды, но не соответствует желаниям. Он дико сложный. Несмотря на наличие годных инструментов, на нём легко допускать коварные ошибки. Кроме того, по сравнению с C, он медленно компилируется. C++ имеет высокую производительность и предоставляет возможности, которых нет в C, но это не то, чего я хочу, да и достигается это ценой большой сложности.

C# и Java имеют схожие проблемы. Это многословные и сложные монстры, а мне нужен маленький простой зверёк. Оба языка направляют программиста прямиком в пучину ООП, а я против этого. Как и в большинстве высокоуровневых языков, многие сложные вещи тут скрываются так, что ничего не мешает случайно выстрелить себе в ногу.

Мне очень нравится Go. Во многих аспектах это изобретённый заново C, с поправкой на то, что до представления его публике он продумывался несколько лет. Я хотел бы использовать Go, но есть один огромный подводный камень - сборка мусора. Разработка игр на Go сомнительна, ведь сборщик мусора будет приостанавливать весь игровой мир, чего разработчик не может позволить. Также тут всё не очень хорошо с игровыми библиотеками. И хотя всегда можно приспособить для этого дела библиотеку на C, причём без особых проблем, это всё равно порождает много лишней работы. Кроме того, у меня есть сомнения насчёт перспектив. Go был бы неплох для веба, но это стремительно меняющаяся среда. Особенно это почувствовалось со смертью Flash.

JavaScript мне абсолютно не нравится. Он предоставляет столько свободы, что мне непонятно, как люди умудряются писать сколько-нибудь сложные проекты на нём. И не хочу даже пытаться его пробовать.

Haxe выглядит гораздо перспективнее остальных языков в этом списке. У него нет проблем с библиотеками. Если я снова начну писать под веб, то обязательно познакомлюсь с ним поближе. Несколько беспокоит относительная молодость языка, будет ли он жить? Больше мне добавить нечего, с Haxe я успел лишь немного поиграться, не углубляясь.

Джонатан Блоу пишет свой язык. Язык, которым он сам захотел бы пользоваться. Я восхищаюсь его решением, иногда и сам загораюсь идеей поступить так же. Но не выкинуть же все существующие библиотеки. А реализовать полную с ними совместимость - не так просто. Да и вообще это трудно, я бы предпочёл дальше писать игры, а не языки программирования.

Почему C - лучший выбор для меня

Хоть C и опасен, зато надёжен. Это очень острый нож, способный отрубить пальцы так же легко, как нарезать овощи. Но он прост, и научиться правильно его использовать труда не составит.

Он быстрый. А когда дело доходит до компиляции, я и представить себе не могу, что какой-то язык способен сделать это быстрее.
Есть возможность писать код так, чтобы он работал везде. И обычно это относительно несложно. Трудно представить, что однажды это изменится.

Есть отличная поддержка библиотек и инструментов.

Хоть меня это и несколько печалит, но C до сих пор остаётся лучшим языком для меня.

Я совсем не хочу сказать что-то вроде: «Эй, вы тоже должны писать на C». Я осознаю, что мои предпочтения весьма специфичны. Кроме того, по количеству, написанного мной на разных языках, код на «vanilla» C занимает лидирующую позицию, так что это уже часть моей зоны комфорта.

Так что да, C для меня - лучший выбор.

От переводчика

Перевод местами достаточно вольный, но не в ущерб смыслу или содержанию.

Подготовил перевод специально к пятнице, в этот день он особенно уместен, на мой взгляд. Хоть автор оригинального текста и пишет, кажется, на полном серьезе… вы сами всё понимаете, если прочитали. Как истину прочитанное воспринимать не стоит.

С предложениями, пожеланиями и замечаниями, как обычно, в ЛС.

Разработка игр на плаву, она перспективна и набирает популярность. Мы подготовили подробную инфографику о пути изучения разработки игр.

С геймдевом связано много областей, и каждый этап обучения основан на этапе предшествующем. Например, не стоит сразу перескакивать на игровые движки. Начните с разработки ПО, изучения математики с заточкой под программирование игр и только после переходите к геймдеву. Каждый из представленных этапов – это пошаговое руководство, включающее в себя книги и другие материалы.

0. Разработка игр для детей

Многие книги ориентированы на работу с легендарной и интуитивно понятной средой разработки для детей Scratch, в том числе ScratchJr. После базиса следует информация о Python Pygame. Есть книга для пятилетних, но большая часть материалов подойдет для детей в возрасте от 8 лет.

1. Информатика

Теоретическая подковка – обязательная составляющая, без которой дальнейшее изучение лишено смысла. Эта подборка обучающей литературы включает в себя основы, сведения об алгоритмах и математику в разрезе изучения информатики.

2. Языки программирования

Разговаривать на языке компьютера непросто, но возможно. И таких способов уйма. Например, язык C существенно повлиял на индустрию ПО, поделившись своим синтаксисом с популярными C#, C++ и Java. C++, в свою очередь, является мощным языком для создания эффективных программ и программных комплексов. Многие также пишут игры на C#: язык шустрый, удобный и позволяет быстрее стартовать разработку.

А вот Lua перенял кое-что от C++. Скрипт-язык хорош для игровой логики. Он упростит инициализацию уровня, привязку задач к объектам, смену поведения NPC в интерактивном режиме без необходимости перекомпилировать проект и многое другое.

3. Создание приложений

И если информатика – это базис теоретический, то здесь больше практики. Разработка игр – ухабистая стезя, и начать лучше с приложений. Книги с практическими заданиями, а также информацией о паттернах и UML помогут разобраться, что к чему.

4. Математика для разработки игр

Нет, здесь не будет школьного курса алгебры и геометрии. Подборка разбита на основы математики в сфере геймдева и более продвинутый уровень.

5. Игровое программирование

Аппаратные платформы, операционные системы, наборы API, алгоритмы, кроссплатформенность и другие важные аспекты, которые лягут в основу разрабатываемой игры. Книги дополнены рядом геймдев-статей, в которых содержится полезная информация по программированию.

6. Разработка игрового движка

Движок – это сердце игры, которое «закачивает» функциональные возможности и необходимый инструментарий. В первых книгах вы познакомитесь с архитектурой и дизайном. Дальше «игровые движки» разделяются на инструменты, оптимизацию, скрипты и дополнительные материалы в виде статей. В ходе ознакомления затрагиваются паттерны, алгоритмические трюки, оптимизация в Unity и прочие нюансы.

7. Компьютерная графика

Да, содержимое – это важно, но именно компьютерная графика является аналогом интерфейса приложения, который будут видеть пользователи. Поэтому ей стоит уделить особое внимание.

Недаром этот раздел самый большой. Сюда включены основы программирования с Real-Time 3D, DirectX и OpenGL. Все дополнено информацией о рендеринге и технологиях. Отдельного внимания в подборке удостоились Direct3D и OpenGL.

8. Игровое аудио

Разработка игр касается и аудио: это звуки, издаваемые NPC, главным героем, явлениями или предметами, а также музыка. Аудио программирование обошлось всего двумя книгами, но в них доступно изложена необходимая информация.

9. Игровая физика и анимация

Один из самых сложных этапов. Кроме программной основы и картинок, должны быть законы, по которым все это взаимодействует. Игровая физика и анимационное программирование раскрыты в 17 книгах. Отдельно затронута имитация жидкости.

10. Игровой искусственный интеллект

Управляемых компьютером персонажей немало: это могут быть мобы, квестгиверы и даже обычные шахматы. Обилие книг позволит понять принципы работы ИИ. Ниже приведен перечень тематических полезных статей.

11. Многопользовательское игровое программирование

Разработка игр для одного игрока сильно отличается от многопользовательских вариантов. Здесь нужно учитывать соединение, работу потоков и другие нюансы. Подборка разбилась на статьи и книги о серверном программировании, сетевом программировании и сетевом протоколе.