Антон Юдинцев, основатель Gaijin Entertainment, рассматривает проблемы продуктивности и производительности разработчиков в масштабных программных проектов с длинным циклом жизни – таких, как онлайн игры. Антон рассматривает типовые проблемы и исторически популярные пути их решения на реальных случаях, а также представляет недавний скрипт-язык собственной разработки, как механизм увеличения продуктивности и креативности – daScript – и опыт работы с ним.

1. 1
Продуктивность и
производительность с
новым поколением
скриптовых языков
А н т о н Ю д и н ц е в
G a i j i n E n t e r t a i n m e n t

2. 2
Gaijin – это
War Thunder,
Enlisted &
more
Компания Gaijin занимается разработкой и изданием
онлайн-игр – игр с большим жизненным циклом и для
всех платформ.

3. 3
Продуктивность -
ключ к успеху
Evergreen-игры постоянно развиваются. В
первый же год после лонча в игре
появляется в разы больше контента, чем за
всё время разработки.
За 10 и более лет развития меняются
(и добавляются) платформы,
меняются разработчики, концепции.
Чтобы игра развивалась, необходимо,
чтобы скорость и продуктивность
разработки увеличивались после
релиза, а не снижались.
Архитектура и дизайн должны быть
гибкими и устойчивыми к изменениям.

4. 4
С++ – основной
язык игр
Большая часть игр сделаны на С++,
это де-факто индустриальный стандарт.
• C++ обеспечивает оптимальный компромисс между
производительностью C и удобством написания
кода.
• Широкая поддержка на всех платформах и
middleware
• Lingua franca любой платформы С напрямую
совместима с C++
• Как следствие — мощные IDE, широкая
распространенность.
• Генерирует машинный код, оптимальный на каждой
платформе.
• Даже Unity написан на С++ 
• … к сожалению, этот язык — не без проблем.

5. 5
Но …
Вот только часть проблем С++:
• C++ требует ручного менеджмента памяти
• С++ преисполнен undefined behavior, unspecified
behavior
• С++ медленно компилируется (увеличивая время
итерации) и линкуется.
• Это усложняет локализацию и воспроизведение
ошибок.
• Так как С++ генерирует машинный код, то
исправлений любой ошибки или добавление новой
функциональности, это выпуск патча или
обновления. И это не всегда возможно.
• С++ не очень дружественен к многопоточности,
допуская легкость создания data race / dead locks /
un-optimal multithreaded code
В конечном итоге, всё это просто замедляет
разработку, которая уходит на поиск и исправление
ошибок.

6. 6
Скорость –
это и есть
качество.
Быстро или качественно?
• Качество – это просто функция от количества
итераций по улучшению
• Меньше длительность итерации == лучше качество
• Если минимальное время на «компиляцию и
перезапуск» составляют всего лишь 2 минуты (а это
очень хорошее время, большая часть игр даже
грузится куда дольше) – то вы сокращаете рабочий
час на 15%
• По исследованиям, если некоторое действие
требует нарушить flow более чем на 1 минуту,
продуктивные люди будут стараться его вообще
избегать.
• На самом деле, большая часть ситуаций, где вы бы
хотели лишь немного улучшить то или иное
поведение или намного более сложна в
воспроизведении (десятки минут) или и вовсе
непрактично воспроизводить.
• Эффективно, только Hot reload и модели данных и
кода обеспечивают продуктивность и качество
© Tynan Sylvester, RimWorld

7. 7
Недостатки С++ в основном относятся к
продуктивности.
В целях сохранения производительности, мы жертвуем
продуктивностью, тратя время на поиск
трудноуловимых ошибок, утечек памяти, или просто на
компиляцию и перезапуск с целью воспроизведения
ошибки.
В основном, разработчики готовы жертвовать
производительностью для увеличения продуктивности.
Time-to-market — это ключевой показатель и для
бизнеса и для качества продукта.
… и тем не менее, производительность важна!
Производительность или
продуктивность?
Tim Sweeney, 2005, «The next mainstream programming language. The
game developer’s perspective»

8. 8
Tim Sweeney,
2005
«The next
mainstream
programming
language»

9. 9
BTW,
UE4 real mainstream programing
language, 2020
blueprintsfromhell.tumblr.co
m/image/185614874046

10. 10
Инструменты
программисто
в
Игровая индустрия быстро растёт и развивается, и для
художников количество и качество инструментов,
увеличивающих производительность их труда растёт
опережающими темпами.
Инструменты, улучшающие производительность труда
программистов существенно отстают.
За последние годы лучшими действительно новыми
инструментами для работы на С++ стали анализаторы,
санитайзеры и фаззеры (…и clang-format).
И это было 10 лет+ назад.

11. 11
Инструменты
выручают?
• В War Thunder используются и sanitizers, и статические
анализаторы кода, и автоматическое тестирование.
Это позволяет решить/поймать/не допустить сотни и
тысячи ошибок в год.
• И всё равно, в среднем, в год 5% всех «крашей»
просочившихся хотя бы в QA билд, были связаны
именно с ошибками управления/доступа памяти (в
2020 это 333/6514)
• Большая часть остальных — это логические ошибки
модели данных, ошибки испорченных данных и
проблемы железа

12. 12
Скриптовые
языки?
• Основным решением для увеличения продуктивности
таким образом, до сих пор остаются скриптовые языки
(вот уже ~30 лет). QuakeScript, UnrealScript, Lua,
Squirrel и другие
• Высокая скорость разработки, низкая когнитивная
нагрузка, автоматический менеджмент памяти,
высокая безопасность (memory safety)
• Hot reload, горячая смена модели данных (ECS)
• Легкость в воспроизведении ошибок, легкость в их
исправлении
• Легкость в освоении, простота концепций
• Решение, используемое в большинстве PC/консольных
игр (Valve, id Software, Bungie, Epic Games, Ubisoft, etc.)
• В 2021м самый популярный язык разработки игр, по
количеству и разработчиков и игр — это Lua (Roblox).

13. 13
Code as data –
серебряная пуля
оперирования
• Code as data!
• Возможность обновления игры «на лету», в том числе
в продакшене, без проблем для пользователей.
• В War Thunder каждый месяц выходят сотни
«невидимых» обновлений (скриптов игры), которые
исправляют ошибки, улучшают UX, и добавляют
пользовательский опыт
• Только за один рождественский период 2019/2020,
когда выпуск патчей на консолях вообще невозможен,
было сделано 650 коммитов, которые исправляют
ошибки и добавляют контент пользователям.
• В том числе такие «невидимые» обновления
позволяют «исправлять» и ошибки в С++ коде,
«обходя» сломанную функциональность.
• (…не относится к Unity).

14. 14
Скриптовые
языки 

15. 15
Dynamic typing &
GC
• Большая часть скриптовых языков — dynamic typed и
с automatically managed memory (GC/ref-counted).
Тому есть и исторические и объективные причины
(удобство написания без дженериков).
• Dynamic Typing вызывает ошибки, которые можно
увидеть только в момент выполнения кода, так как в
фазу компилирования информация о типах
неизвестна. Это драматически усложняет
поддержание написанного кода и рефакторинг,
«резистентность к изменениям».
• GC — существенно увеличивает пиковое
потребление памяти, и создает неприятные «пики»
(stop-the-world GC). На самом деле, это приводит к
необходимости управлять временем жизни (ручное
управление памятью)
• Референс типы и GC существенно замедляют работу
программы (cache-locality). (А Boehm GC — ещё
хуже)

16. 16
Dynamic Typing и
analyzers
• War Thunder использует Quirrel.io (форк squirrel lang),
520k+ LoC – в два+ раза больше (и более
лаконичного), чем во всём Gears of War.
• Этот код надо менять, рефакторить, развивать и
поддерживать!
• Мы написали (и развиваем) статический анализатор
кода, который суммарно ретроспективно(!) нашёл
десятки или сотни ошибок в скриптах, успешно и
долго работающих на продакшене на миллионах
человек (и не допускает возникновение новых).
• Существуют так же форки Typed Lua, TypeScript и
прочая.
• Но динамическая природа – существенное свойство
уже написанного кода, самого скрипта и подхода к
разработке, влияющего и на производительность
этого кода.

17. 17
… и
производительно
cть
Игроки могут начать играть только из-
за красивых скриншотов.
Но даже если игра и красива и
интересна, играть при низком FPS —
некомфортно.
Количество «слабого» (по CPU)
железа растёт, а не падает. Ноутбуки
«отменили» закон Мура.
Одна из самых популярных «новых»
платформ – Switch – слабее консолей
прошлого поколения.
Самые быстрые скрипт языки
(LuaJIT, Wren) в разы медленнее
наивного C++!
И даже компилируемый C# обладает существенными
перформанс проблемами и сильно зависит от JIT.

18. 18
Реальные улучшения
инструментария – Unity/C#.
• Устойчивый к ошибкам язык — большая часть
ошибок С++ просто невозможна в написании.
• Более строго типизированный.
• Нет ручного управления памятью
• Легче кривая обучения.
• EC/ECS модель
Но…
• На самом деле управление памятью есть, а GC всё
равно приносит сюрпризы.
• Во многих случаях разница производительности с
C++ достигает порядка. AAA-индустрия не готова к
такой цене.
• Hot reload долгий и не очень работающий
• Обновления требуют патчей
C#
..и Unity

19. 19
Blueprints.
• Да, это тяжелый для рефакторинга и поддержки
код.
• Программисты не любят «писать мышью».
• Высокая когнитивная нагрузка на чтение.
• Даже «нативизированные» блюпринты в разы
медленнее С++.
…и тем не менее, это:
• Устойчивый к ошибкам язык — большая часть
ошибок С++ просто невозможна в написании.
• Строго типизированный.
• Нет ручного управления памятью
• Легкая кривая обучения.

20. 20
2018-2019
Использовать скрипт-языки – жизненная необходимость и
для оперирования и особенно, для продуктивности
разработки (в сравнении с С++).
В играх - никакая производительность не бывает «лишней».
Часть скриптового кода превращается в «технический долг»
(см. Optimizing Fortnite).
К сожалению, все существовавшие скриптовые языки не
отвечали требованиям изложенным в докладе 2005г от Tim
Sweeney «The next mainstream programming language».
Не отвечал и не отвечает им и С++ (и C#), которые
вдобавок существенно усложняют оперирование онлайн-
игрой.
И мы запустили разработку своего языка!
…а Джонатан Блоу начал делать Jai.

21. 21
Язык будущего
Безопасность.
Безопасный, без необходимости ручного управления
памятью.
… но без высокой цены GC
«Поддерживаемость»
Статически типизированный, strong typed (C++ — weak
typed)
Парето-оптимальная производительность.
Производительность в 90% случаях должна быть не
меньше 90% от наивного С++. А лучше — быстрее
наивного С++.
..и быстрый interop c C++!
Удобство использования и оперирования.
Hot reload, рефакторинг тулчейн, интерпретируемость.
Низкая резистентность к изменениям модели данных.
ECS-friendly, reflection, кастомизация языка.

22. 22
daScript • Первая версия: 15.08.2019
• С тех пор написано 150k
(лаконичного) LoC. (200k+ с {})
• Суммарное время компиляции всех
строк — 2.1 секунды в один поток
на Xbox.
• Среднее время hot reload одной
системы — измеряется
миллисекундами.
• Высокая продуктивность и
высокая безопасность.
• Ahead-of-time compilation, yet
patchable with interpretation
• strong static typing
• amazing performance
• instant hot reload
• generics and type inference
• fast and easy-to-reset execution context, allowing
automatic burst free memory management. No memory
leaks yet with no GC/reference counting cost.
• Hygienic macro, AST/reader macro, reflection – ECS-
friendly
• Fast and powerful C++ interop
• Data oriented
•Open Source – BSD license

23. 23
Laconic&unifor
mal
def fibR(n)
if (n < 2)
return n
else
return fibR(n - 1) + fibR(n - 2)
def fibI(n)
var last = 0
var cur = 1
for i in range(0, n-1)
let tmp = cur
cur += last
last = tmp
return cur

24. 24
High-
performance
• В интерпретации, в среднем в 3-6 раз
быстрее Lua/Squirrel в интерпретации
и в 2 раза быстрее LuaJIT
• В data-oriented ECS коде — в ~30+
раз
• В Ahead-of-time от 10% медленнее, до
30% быстрее «наивного» C++
• Burst-free GC, no memory leak memory
management

25. 25
Powerful tools
• Powerful VS Code extension (LSP), with
auto-completion, type/function hinting,
go-to-definition, etc.
• Debugger
• Profiler
• GitHub Copilot

26. 26
VS Code IDE

27. 27
VS Code IDE

28. 28
Debugger

29. 29
GitHub Copilot

30. 30
Example: done in ~1hr, 40
iterations

31. 31
Вопросы?
Live coding:
https://cutt.ly/mWRGpCJ
google “youtube dascript ext”