Lập trình game C++ là gì? Vì sao nên lập trình game với C++?

C++ là một trong những ngôn ngữ nền tảng và thông dụng nhất khi lập trình game nhờ vào những lợi ích mà nó mang lại như dễ sử dụng, cộng đồng lớn, thư viện lớn và được đào tạo trong trường hợp. Vậy lập trình game C++ là gì? Vì sao nên chọn lập trình game C++ thay vì các ngôn ngữ khác? Cùng ITviec tìm hiểu qua bài viết này!

Đọc bài viết này để hiểu rõ:

• Ngôn ngữ C++ là gì? Nó được ứng dụng như thế nào khi lập trình game
• Thư viện lập trình game C++
• Những lưu ý trước khi lập trình game C++
• So sánh lập trình game C++ và C#

Ngôn ngữ C++ là gì? Nó được ứng dụng như thế nào khi lập trình game?

C++ là một ngôn ngữ lập trình hiệu suất cao nổi bật với mô hình hướng đối tượng. Được biết đến với khả năng phát triển các sản phẩm quy mô lớn, C++ là sự mở rộng của ngôn ngữ C và là nền tảng cho nhiều ngôn ngữ hiện đại như Java.

Ngôn ngữ này có một cộng đồng các nhà phát triển lớn và đa dạng. Người dùng có thể truy cập vào các diễn đàn, các chương trình hướng dẫn và dự án mã nguồn mở trong cộng đồng để củng cố kiến thức và cập nhập những tính năng mới nhất của C++, chẳng hạn như khả năng quản lý bộ nhớ cấp thấp. 

Hơn nữa, C++ còn được ưa chuộng bởi các công cụ lập trình nhờ vào tính linh hoạt của nó. Điểm mạnh này cho phép người dùng thích ứng với các ngôn ngữ mới trong tương lai trở nên dễ dàng hơn. Từ đó áp dụng để xoay chuyển nhiều dự án phát triển phần mềm khác nhau, từ máy chủ, trò chơi điện tử, đến tàu thăm dò không gian, v.v.

Một số trò chơi phổ biến được phát triển bằng C++ bao gồm:

• Tic-Tac-Toe
• Tetris 
• Flappy Bird
• Platformer
• Zork-like
• Rogue
• Các trò chơi giải đố (Guessing Game)

Với những lợi ích mang lại, không quá ngạc nhiên khi C++ hiện đang là ngôn ngữ phổ biến nhất để lập trình game với các ứng dụng cụ thể như: 

Hiệu suất:

• Truy cập cấp thấp: C++ cho phép thao tác bộ nhớ cấp thấp và truy cập trực tiếp vào tài nguyên phần cứng, giúp các nhà phát triển tối ưu hóa các code để đạt được tốc độ và hiệu quả cao.
• Quản lý tài nguyên hiệu quả: Các nhà phát triển trò chơi có quyền kiểm soát chi tiết việc phân bổ và giải phóng bộ nhớ, giúp quản lý hiệu quả các tài nguyên như kết cấu, mô hình và âm thanh.

Lập trình đồ họa:

• OpenGL và DirectX: C++ thường được sử dụng với các thư viện đồ họa như OpenGL và DirectX để tạo ra mô hình 2D và 3D ấn tượng trong trò chơi.
• Shader Programming: C++ tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai các chương trình shader trong unity, giúp cải thiện hiệu ứng đồ họa và tăng cường sự hấp dẫn trực quan của trò chơi.

Công cụ trò chơi (Game Engine):

• Unreal Engine, Unity và các công cụ khác: Các công cụ trò chơi nổi tiếng như Unreal Engine sử dụng C++ làm ngôn ngữ nền tảng, cho phép nhà phát triển mở rộng và tùy chỉnh chức năng trò chơi.
• Công cụ trò chơi tùy chỉnh: Nhiều nhà phát triển tạo ra các công cụ trò chơi tùy chỉnh bằng C++, phù hợp với yêu cầu cụ thể của dự án.

Phát triển đa nền tảng:

• Tính linh hoạt: C++ được biết đến với tính linh hoạt cao, cho phép các nhà phát triển dễ dàng chuyển đổi và thích ứng với nhiều nền tảng như Windows, macOS, Linux và các máy chơi game khác nhau.

Logic trò chơi và AI:

• Triển khai thuật toán hiệu quả: C++ phù hợp để đơn giản hoá các thuật toán phức tạp một cách hiệu quả, lý tưởng để xây dựng tính logic của  trò chơi và các chức năng trí tuệ nhân tạo (AI).
• Đa luồng (Multithread): C++ hỗ trợ đa luồng, cho phép xử lý song song các quy trình đồng thời như AI, mô phỏng vật lý và kết xuất đồ họa, cải thiện hiệu suất tổng thể của trò chơi.

Thư viện lập trình game C++

Một điểm nổi bật khi lập trình game C++ là một hệ sinh thái phong phú gồm các thư viện và khung dành riêng cho phát triển trò chơi, chẳng hạn như SFML (Simple and Fast Multimedia Library) và SDL (Simple DirectMedia Layer). Những tài nguyên này hợp lý hóa quá trình phát triển bằng cách cung cấp các mô hình sẵn có như:

Những lưu ý trước khi lập trình game C++

Có thể nói, C++ là một trong những ngôn ngữ lập trình game đơn giản nhất cho người mới bắt đầu. Tuy nhiên, cũng có một số lưu ý mà các nhà lập trình game nên biết đến khi sử dụng C++, bao gồm: 

• Dành thời gian học C++ thay vì chỉ học các công cụ như Unreal Engine. Bạn có thể bắt đầu với việc dùng libSDL2 để hiển thị các sprite và chuyển mã quản lý sprite sang C++.
• Để học về quản lý dự án C++, nên thực hành với các game arcade đơn giản như Asteroids, Pacman, Space Invaders.
• Tìm hiểu cách gỡ lỗi rất quan trọng, chẳng hạn như đặt điểm dừng, theo dõi và in ấn.
• Nên ưu tiên tìm hiểu về singletons cho các hiệu ứng âm thanh. 
• Hiểu rằng cấu trúc lập trình game C++ trên các nền tảng không hoàn toàn giống nhau, nhưng phần lớn là tương tự.
• Đừng xem nhẹ vì LibSDL đã cũ. Nó là thư viện tóm tắt tiêu chuẩn của C++.
• 50% vấn đề khi chạy chương trình sẽ do trình biên dịch (compiler) không hoạt động như đã cài đặt. Đó thường là lỗi của mã, hãy xem lại trong trình gỡ lỗi.
• Khi bạn đã thành công tạo ra bản thô của trò chơi, hãy cố gắng cấu trúc lại các code để tận dụng chạy nhiều loại trò chơi khác nhau.

So sánh ngôn ngữ lập trình game C++ và C# 

C# và C++ là hai trong số những ngôn ngữ lập trình phổ biến nhất và thường được sử dụng để lập trình game. Tuy nhiên, làm sao để chọn ngôn ngữ nào sẽ phù hợp hơn? Cùng so sánh ngôn ngữ lập trình game C++ và C# chi tiết với các yếu tố về hiệu suất, tính dễ sử dụng, game engine áp dụng và cộng đồng hỗ trợ.

Hiệu suất

Trong lập trình game, hiệu suất là yếu tố quyết định.

Các trò chơi AAA yêu cầu nhiều tài nguyên, như Assassin’s Creed và Call of Duty, thì sẽ phù hợp hơn với C++ vì C++ nhanh hơn, tương tác trực tiếp với phần cứng và hệ điều hành cũng như cho phép quản lý bộ nhớ thủ công.

Trong khi đó, C# hoạt động kém hơn và chậm hơn. Tuy nhiên, C# vẫn hoạt động tốt với các trò chơi độc lập hoặc đơn giản hơn, chẳng hạn như Candy Crush và Flappy Bird.

Tính dễ sử dụng

C# là ngôn ngữ hiện đại, cấp cao, dễ sử dụng hơn C++ với cú pháp đơn giản. Vì C# dễ học hơn, do có những điểm tương đồng với các ngôn ngữ như Java và C, nên C# có thời gian học ngắn hơn cũng như vô số tài nguyên và hướng dẫn trực tuyến.

Ngoài ra, do cú pháp khó hiểu và khó viết nên C++ được xem là ngôn ngữ cấp thấp và cũng có nhiều lỗi và vấn đề hơn các ngôn ngữ khác. So với các ngôn ngữ như Java và C, C++ có thời gian học tập dài hơn vì tính phức tạp và thiếu tài nguyên trực tuyến.

Game engine

Đọc thêm:

• Unreal Engine là gì? Unreal Engine 5 thay đổi cách làm game như thế nào?
• Unity là gì? Unity có quan trọng với sự nghiệp của Game Developer không?

Cộng đồng hỗ trợ

• C++: Tồn tại lâu đời trong lĩnh vực lập trình game với tổ chức chính thức với tổ chức chính thức ISO C++ Standards Committee có vai trò là chương trình hướng dẫn cơ bản về ngôn ngữ lập trình. Ngoài ra, cộng đồng này còn có các nhà phát triển, nhà giáo dục và người đam mê giàu kinh nghiệm đóng góp cho các dự án nguồn mở và chia sẻ kiến thức qua diễn đàn, hội nghị và cộng đồng trực tuyến, tiêu biểu như Stack Overflow, cplusplus.com, Microsoft’s C++, v.v.
• C#: Do được Unity – một game engine phổ biến nhất hiện nay, hỗ trợ, C# có cộng đồng người dùng là Game Developer, Game Designer,… giàu kinh nghiệm luôn sẵn sàng giúp đỡ khi cần. Bạn còn có thể tận dụng nguồn tài nguyên học tập lập trình game với C# trên Unity Learn.

Các câu hỏi thường gặp về lập trình game C++

Tại sao bạn nên học lập trình game C++?

Học lập trình game C++ là cần thiết cho bất kỳ ai nghiêm túc với ngành trò chơi điện tử. Ngôn ngữ này cho phép bạn tương tác trực tiếp với phần cứng và tối ưu hóa ứng dụng của mình một cách tối đa, điều mà các ngôn ngữ cấp cao không thể làm được. Khả năng kiểm soát các thành phần phần cứng này sẽ giúp bạn trở thành một lập trình viên trò chơi linh hoạt và cạnh tranh hơn.

Hay thậm chí ngay cả khi bạn không có ý định lâu dài với lập trình game, hiểu về ngôn ngữ C++ cũng rất có ích. Nó không chỉ giúp bạn hiểu sâu hơn về cách máy tính hoạt động qua các thành phần ngôn ngữ cấp thấp, hỗ trợ công việc lập trình phần mềm cho lập trình viên ở mọi cấp độ. 

Nên chọn lập trình game với C++ hay C#?

Các ngôn ngữ lập trình thường được sử dụng để phát triển trò chơi gồm có C++, Java, HTML5, JavaScript và C#. Nhiều game engine sử dụng C++, vì vậy đây là lựa chọn tốt cho các Game Developer. Tuy nhiên, C# là ngôn ngữ lập trình duy nhất được Unity hỗ trợ, vì vậy đây cũng là một lựa chọn tốt cho những Game Developer mới bắt đầu.

Khi cân nhắc sử dụng ngôn ngữ lập trình nào, bạn nên cân nhắc việc chọn game engine trước và sau đó tìm hiểu (các) ngôn ngữ mà nó hỗ trợ. Tuy nhiên, trong trường hợp nếu bạn đã biết cách lập trình bằng một hoặc nhiều ngôn ngữ, tốt hơn hết bạn nên chọn một game engine hỗ trợ ngôn ngữ mà bạn đã biết.

Game AAA có phải được lập trình từ C++?

Các trò chơi AAA thường được phát triển bằng nhiều ngôn ngữ lập trình, trong đó C++ và C# là hai trong số những ngôn ngữ phổ biến. C++ thường được ưu tiên để xây dựng các công cụ cốt lõi, như engine và phần mềm quản lý tài nguyên.

Còn C#, với tính linh hoạt và dễ sử dụng, thường được sử dụng để viết kịch bản trong trò chơi và phát triển các công cụ liên quan. Sự kết hợp giữa C++ và C# giúp tối ưu hóa hiệu suất và năng suất trong quá trình phát triển các trò chơi AAA.

Game engine nào hỗ trợ lập trình game C++?

Các game engine miễn phí sử dụng C++ là: CryEngine, Esenthel, G3D Innovation Engine, Godot, idTech, Irrlicht, Leadwerks, Limon Engine, Lumberyard, Lumix Engine, OGRE, Panda 3D, PhyreEngine, Source Engine (miễn phí nếu game của bạn miễn phí), Torque 3D, Toy Engine, Unigine, Unreal Engine, và Urho3D.

Kết luận

Sau khi đọc bài viết này, theo bạn, lập trình game C++ có phải là lựa chọn hợp lý? Với các chuyên viên lập trình, câu trả lời là có. Khi lập trình game C++, trò chơi của bạn sẽ được đảm bảo về mặt linh hoạt, thao tác bộ nhớ cấp thấp, được sử dụng trên các công cụ lập trình game lớn, thư viện thông tin đa dạng. Tuy nhiên, lưu ý rằng C++ không dành cho tất cả mọi loại trò chơi. Vì vậy, cần xem xét về tính chất trò chơi của bạn để lựa chọn một ngôn ngữ lập trình cho phù hợp.