В современном мире разработки программного обеспечения и в частности игровой индустрии крайне важно выбирать инструменты и методы, которые максимально соответствуют задачам и требованиям проекта. Эта концепция можно выразить фразой — сделать решение подходящим под проблему. Особенно это актуально при создании программного кода, отвечающего за поведение игровых объектов, который часто называют искусственным интеллектом. По сути, такие компоненты выполняются всего пару раз за кадр, поэтому для них гораздо важнее гибкость разработки и возможность быстрого эксперимента, нежели максимальная оптимизация быстродействия. Большинство традиционных языков программирования, используемых в разработке игр — такие как C или даже C++ — имеют свои ограничения с точки зрения удобства и скорости внедрения изменений.
Их синтаксис часто не подходит для создания описательного, легко модифицируемого кода, особенно когда речь идет об управлении состояниями объектов или асинхронными процессами. Из-за жесткой структуры и недостатка мощных макросистем они затрудняют процесс создания новых языковых конструкций, которые могли бы повысить выразительность и качество кода. С другой стороны, ассемблер, будучи языком низкого уровня и идеально подходящим для критичных по производительности участков, очень сложен и трудоемок в использовании. Он требует глубоких знаний архитектуры процессора и не удобен для частых правок, востребованных при доработках игрового процесса. С одной стороны, ассемблер позволяет создавать очень компактный и эффективный код, с другой — он существенно замедляет процесс разработки и повышает вероятность ошибок.
Исторически популярным языком для начинающих стал BASIC благодаря своей простой и понятной структуре и интерактивности, которая способствовала быстрому обучению и отладке. Однако отсутствие абстракций и строгих правил ограничивает масштабируемость и гибкость разработок. Его сильная сторона – интерактивное выполнение кода – является качеством, которое многие современные разработчики стремятся интегрировать в другие языки, чтобы повысить скорость итераций. Сегодня же наиболее распространёнными языками остаются C и C++. Они обеспечивают высокую производительность и портируемость, но страдают от ограниченной системы макрос и высокой сложности при работе с крупными и динамическими структурами данных.
В C, например, отсутствуют возможности динамического создания новых конструкций или гибкой обработки потоков управления, что делает процесс программирования интерактивных и многофункциональных игровых объектов достаточно громоздким. С++– усложнённая версия C – пытается расширить функциональность за счет объектно-ориентированных возможностей, но часто теряет в производительности и скорости компиляции. Более того, сложности с управлением памятью под давлением моделей malloc и управление большим кодом снижает общую производительность команды и увеличивает время разработки. В сравнении с традиционными языками Lisp выделяется как один из самых гибких и мощных инструментов. Его древнее происхождение компенсируется уникальными возможностями, такими как полная поддержка макросистем, единая и простая синтаксическая структура, легкость расширения языка под конкретные задачи и поддержка сложных абстракций.
Макросы в Lisp позволяют создавать новые конструкции «на лету», существенно изменяя и расширяя язык без потери читаемости кода. Особенно интересен подход, примененный при создании GOOL (Game Oriented Object Lisp) – специализированного диалекта Lisp, разработанного для интерактивного программирования игровых объектов. Этот язык вобрал в себя преимущества Lisp и адаптировал их под задачи высокой производительности и гибкости той эпохи, когда ограниченные ресурсы игровые платформ требовали уникальных решений. GOOL позволяет создавать множество легковесных потоков выполнения, управлять состояниями объектов и быстро менять логику поведения с помощью событийной системы. Смысл GOOL заключается в том, чтобы представить данные объектные состояния в виде локальных переменных, которые легко и прозрачно обновляются и управляются.
Такой подход упрощает программирование, поскольку разработчику не нужно вручную создавать массивные структуры, писать много вспомогательного кода или заботиться об управлении памятью на низком уровне. Вместо этого объекты ведут себя как состояния машин с определенными кодовыми блоками, которые могут выполняться параллельно с использованием внутренних событий и передач управления. Создание многопоточных вычислительных блоков и возможность описания сложных последовательностей действий с минимальными усилиями значительно увеличивает продуктивность. Например, игра может одновременно анимировать поворот объекта, его масштабирование и движение, при этом каждый процесс идет собственным потоком, управляемым общей системой состояний. Такой уровень параллелизма был бы крайне труден для реализации на традиционных языках того времени и потребовал бы множества дополнительных костылей.
Еще одним важным преимуществом GOOL является мощная макросистема, которая позволяет создавать новые синтаксические конструкции и повышать выразительность описания игровых сценариев. Использование макросов выходит далеко за пределы простых замен текста и позволяет включать логику в процесс компиляции, проводить вычисления и оптимизации еще на этапе написания программного кода. Это позволяет создавать практически описательное программирование, где задача описывается легко читаемым кодом, а под капотом преобразуется в высокоэффективный машинный код. Для примера, в игре можно написать код, который организует показ текста, плавно прокручивающегося вверх по экрану, использовав лишь описательные макросы, а не сложные циклы и операции с массивами. Параграф текста разбивается на строки, которые представлены отдельными объектами, а сценарий их движения, появления и исчезания автоматически создается компилятором с учетом всех технических деталей.
Так разработчик сосредотачивается на творческой части, а не на низкоуровневом управлении процессами. Кроме того, GOOL включает в себя возможности динамического связывания и перераспределения кода, что весьма необычно для языков того времени. Он позволяет загружать и выгружать куски функциональности по мере необходимости, экономя ресурсы памяти и упрощая управление большими проектами. Такие возможности крайне важны для платформ с ограниченными вычислительными мощностями и памятью, каковыми были игровые приставки 90-х годов. Исходя из изложенного, можно сделать вывод, что ключом к качественному решению в программировании игровых систем является выбор правильного инструмента, максимально сочетающегося с целями и требованиями проекта.
Создание собственного, специально адаптированного языка программирования, оснащенного мощной системой макрос и удобными синтаксическими средствами, позволило преодолеть многие ограничения традиционных языков. В результате стало возможным значительно ускорить процесс разработки, повысить качество и выразительность кода, а также сделать геймплей более насыщенным и интересным. На практике это позволило разрабатывать игровых персонажей и объекты с разнообразным и сложным поведением, управлять их состояниями и взаимодействиями, при этом не теряя скорости и эффективности выполнения кода. Такие методы и подходы вдохновляют современных разработчиков задумываться не только о том, как реализовать задачу, но и как подобрать или создать инструмент максимально под нее подходящий, что значительно улучшает результат и экономит время. Таким образом, искусство сделать решение, идеально подходящее под проблему, на примере GOOL демонстрирует важность гибких языков и мощных систем трансформации кода в программировании игр.
Только понимая и учитывая специфику задачи, можно создать эффективные и элегантные системы, которые остаются актуальными и востребованными несмотря на быстрое развитие технологий.
