Generic Gaming Engines: การรับประกันความปลอดภัยของประเภทในวงการบันเทิงเชิงโต้ตอบ

การสร้างประสบการณ์ความบันเทิงเชิงโต้ตอบที่สมจริงและน่าดึงดูดใจนั้นต้องอาศัยพลังและความยืดหยุ่นของเอนจิ้นเกมสมัยใหม่เป็นอย่างมาก เฟรมเวิร์กซอฟต์แวร์ที่ซับซ้อนเหล่านี้มอบชุดเครื่องมือและฟังก์ชันการทำงานที่ครอบคลุมแก่ผู้พัฒนา เพื่อสร้างทุกสิ่งตั้งแต่เกมมหากาพย์แบบเปิดโลกกว้างไปจนถึงเกมผู้เล่นหลายคนที่เน้นการแข่งขันที่รวดเร็ว หัวใจของเอนจิ้นเหล่านี้จำนวนมากคือแนวคิดของ การทั่วไป (genericity) ซึ่งเป็นความสามารถในการเขียนโค้ดที่สามารถทำงานกับข้อมูลได้หลากหลายประเภทโดยไม่ต้องระบุเฉพาะเจาะจงสำหรับแต่ละประเภท แม้ว่าสิ่งนี้จะมอบพลังและความสามารถในการนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างมหาศาล แต่สิ่งนี้ยังนำมาซึ่งข้อพิจารณาที่สำคัญ: ความปลอดภัยของประเภท (type safety)

ในบริบทของการพัฒนาเกม ความปลอดภัยของประเภทหมายถึงระดับที่ภาษาการเขียนโปรแกรมหรือระบบป้องกันหรือตรวจจับข้อผิดพลาดของประเภท ข้อผิดพลาดของประเภทเกิดขึ้นเมื่อมีการใช้การดำเนินการกับตัวแปรหรือค่าของประเภทที่ไม่เหมาะสม ซึ่งนำไปสู่พฤติกรรมที่ไม่สามารถคาดเดาได้ การขัดข้อง และช่องโหว่ด้านความปลอดภัย สำหรับเอนจิ้นเกมทั่วไป ซึ่งโค้ดได้รับการออกแบบมาให้ปรับเปลี่ยนได้สูง การรับประกันความปลอดภัยของประเภทที่แข็งแกร่งจึงมีความสำคัญสูงสุดในการสร้างความบันเทิงเชิงโต้ตอบที่เชื่อถือได้ ดูแลรักษาง่าย และปลอดภัย

พลังและอันตรายของการทั่วไปในเอนจิ้นเกม

การเขียนโปรแกรมทั่วไป ซึ่งมักจะนำไปใช้ผ่านแม่แบบ (ในภาษาต่างๆ เช่น C++) หรือ generics (ในภาษาต่างๆ เช่น C# และ Java) ช่วยให้นักพัฒนาสามารถเขียนอัลกอริทึมและโครงสร้างข้อมูลที่ทำงานกับประเภทใดๆ ที่ตรงตามข้อกำหนดบางอย่างได้ สิ่งนี้มีค่าอย่างเหลือเชื่อในการพัฒนาเกมด้วยเหตุผลหลายประการ:

• ความสามารถในการนำโค้ดกลับมาใช้ใหม่: แทนที่จะเขียนการใช้งานแยกกันสำหรับตัวอย่างเช่น รายการวัตถุ `Player` และรายการวัตถุ `Enemy` รายการทั่วไปสามารถจัดการได้ทั้งสองอย่าง ซึ่งช่วยลดโค้ดที่ซ้ำซ้อนได้อย่างมาก
• การเพิ่มประสิทธิภาพของประสิทธิภาพ: โค้ดทั่วไปมักจะถูกคอมไพล์เป็นโค้ดเครื่องจักรที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับประเภทเฉพาะ ซึ่งหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายด้านประสิทธิภาพที่เกี่ยวข้องกับการพิมพ์แบบไดนามิกหรือการตีความที่พบในกระบวนทัศน์การเขียนโปรแกรมอื่นๆ บางอย่าง
• ความยืดหยุ่นและการขยายได้: นักพัฒนาสามารถสร้างประเภทใหม่ได้อย่างง่ายดายและรวมเข้ากับระบบทั่วไปที่มีอยู่ในเอนจิ้นได้อย่างราบรื่น

อย่างไรก็ตาม ความยืดหยุ่นนี้อาจเป็นดาบสองคมได้เช่นกัน หากไม่ได้รับการจัดการอย่างระมัดระวัง การสรุปที่ให้โดยการทั่วไปอาจบดบังการไม่ตรงกันของประเภทที่อาจเกิดขึ้น ทำให้เกิดข้อผิดพลาดที่ละเอียดอ่อนและแก้ไขได้ยาก ลองพิจารณาคลาสคอนเทนเนอร์ทั่วไปที่ออกแบบมาเพื่อเก็บ `GameObject` ใดๆ หากนักพัฒนาพยายามจัดเก็บเอนทิตีที่ไม่ใช่ `GameObject` โดยไม่ได้ตั้งใจในคอนเทนเนอร์นี้ หรือพยายามดำเนินการเฉพาะสำหรับ `Character` บน `GameObject` ทั่วไปที่เก็บไว้ภายใน ข้อผิดพลาดของประเภทอาจปรากฏ

การทำความเข้าใจเกี่ยวกับความปลอดภัยของประเภทในภาษาการเขียนโปรแกรม

แนวคิดเรื่องความปลอดภัยของประเภทมีอยู่บนสเปกตรัม ภาษาการเขียนโปรแกรมสามารถจัดประเภทได้อย่างกว้างๆ ตามแนวทางในการตรวจสอบประเภท:

• ภาษาที่พิมพ์แบบคงที่: ในภาษาต่างๆ เช่น C++, C# และ Java ประเภทจะถูกตรวจสอบใน เวลาคอมไพล์ ซึ่งหมายความว่าข้อผิดพลาดของประเภทส่วนใหญ่จะถูกจับได้ก่อนที่โปรแกรมจะทำงานด้วยซ้ำ หากคุณพยายามกำหนดสตริงให้กับตัวแปรจำนวนเต็ม คอมไพเลอร์จะระบุว่าเป็นข้อผิดพลาด นี่คือข้อได้เปรียบที่สำคัญสำหรับความแข็งแกร่ง
• ภาษาที่พิมพ์แบบไดนามิก: ในภาษาต่างๆ เช่น Python และ JavaScript การตรวจสอบประเภทเกิดขึ้นใน เวลาทำงาน ข้อผิดพลาดจะถูกตรวจพบก็ต่อเมื่อโค้ดที่มีปัญหาถูกดำเนินการจริงเท่านั้น แม้ว่าสิ่งนี้จะมีความยืดหยุ่นในระหว่างการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว แต่ก็อาจนำไปสู่เหตุการณ์ข้อผิดพลาดในเวลาทำงานที่สูงขึ้นในการสร้างการผลิต

การเขียนโปรแกรมทั่วไปในภาษาที่พิมพ์แบบคงที่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับระบบแม่แบบที่มีประสิทธิภาพเช่น C++ นั้น มีศักยภาพสำหรับ ความปลอดภัยของประเภทในเวลาคอมไพล์ ซึ่งหมายความว่าคอมไพเลอร์สามารถตรวจสอบได้ว่าโค้ดทั่วไปถูกใช้อย่างถูกต้องกับประเภทเฉพาะ ป้องกันข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นได้มากมายก่อนที่เกมจะเล่นด้วยซ้ำ ในทางตรงกันข้าม การพึ่งพาการตรวจสอบเวลาทำงานสำหรับโค้ดทั่วไปเพียงอย่างเดียวนั้นสามารถเพิ่มความเสี่ยงของการขัดข้องและข้อบกพร่องที่ไม่คาดคิดในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายได้อย่างมาก

ความปลอดภัยของประเภทในเอนจิ้นเกมทั่วไปยอดนิยม

ลองมาดูว่าความปลอดภัยของประเภทถูกนำมาใช้ในเอนจิ้นเกมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายบางส่วน:

Unreal Engine (C++)

Unreal Engine สร้างขึ้นด้วย C++ ใช้ประโยชน์จากพลังของการพิมพ์แบบคงที่และระบบแม่แบบของ C++ ระบบหลักของมัน เช่น ระบบการสะท้อนและการชี้สมาร์ทของมัน ได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงความปลอดภัยของประเภท

• การพิมพ์แบบคงที่ที่แข็งแกร่ง: การพิมพ์แบบคงที่โดยธรรมชาติของ C++ หมายความว่าข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับประเภทส่วนใหญ่จะถูกจับในระหว่างการคอมไพล์
• ระบบการสะท้อน: ระบบการสะท้อนของ Unreal Engine ช่วยให้สามารถตรวจสอบและจัดการคุณสมบัติและฟังก์ชันของอ็อบเจกต์ในเวลาทำงานได้ แม้ว่าสิ่งนี้จะเพิ่มความมีชีวิตชีวา แต่ก็สร้างขึ้นบนพื้นฐานของชนิดคงที่ ซึ่งให้มาตรการป้องกัน ตัวอย่างเช่น การพยายามเรียกใช้ฟังก์ชันที่ไม่มีอยู่จริงบน UObject (คลาสวัตถุพื้นฐานของ Unreal) มักจะส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในเวลาคอมไพล์หรือข้อผิดพลาดเวลาทำงานที่กำหนดไว้อย่างดี แทนที่จะเป็นความล้มเหลวที่เงียบ
• Generics ผ่าน Templates: นักพัฒนาสามารถใช้แม่แบบ C++ เพื่อสร้างโครงสร้างข้อมูลและอัลกอริทึมทั่วไป คอมไพเลอร์ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแม่แบบเหล่านี้ได้รับการประยุกต์ใช้กับประเภทที่เข้ากันได้ ตัวอย่างเช่น `TArray` ทั่วไป (อาร์เรย์แบบไดนามิกของ Unreal) จะบังคับใช้ว่า `T` เป็นประเภทที่ถูกต้อง
• Smart Pointers: Unreal Engine ใช้ตัวชี้สมาร์ทอย่างหนัก เช่น `TSharedPtr` และ `TUniquePtr` เพื่อจัดการอายุการใช้งานของวัตถุและป้องกันการรั่วไหลของหน่วยความจำ ซึ่งมักจะเกี่ยวพันกับปัญหาการจัดการประเภท

ตัวอย่าง: หากคุณมีฟังก์ชันทั่วไปที่ยอมรับตัวชี้ไปยังคลาส `AActor` พื้นฐาน คุณสามารถส่งตัวชี้ไปยังคลาสที่มา เช่น `APawn` หรือ `AMyCustomCharacter` ได้อย่างปลอดภัย อย่างไรก็ตาม การพยายามส่งตัวชี้ไปยังวัตถุที่ไม่ใช่ `AActor` จะส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในเวลาคอมไพล์ ภายในฟังก์ชัน หากคุณต้องการเข้าถึงคุณสมบัติของคลาสที่มาเฉพาะเจาะจง คุณมักจะใช้การหล่อที่ปลอดภัย (เช่น `Cast(ActorPointer)`) ซึ่งทำการตรวจสอบเวลาทำงานและส่งคืน `nullptr` หากการหล่อไม่ถูกต้อง ป้องกันการขัดข้อง

Unity (C#)

Unity ใช้ C# เป็นหลัก ซึ่งเป็นภาษาที่สมดุลระหว่างการพิมพ์แบบคงที่กับสภาพแวดล้อมรันไทม์ที่มีการจัดการ

• C# ที่พิมพ์แบบคงที่: C# เป็นภาษาที่พิมพ์แบบคงที่ โดยให้การตรวจสอบในเวลาคอมไพล์เพื่อความถูกต้องของประเภท
• Generics in C#: C# มีระบบ generics ที่แข็งแกร่ง (`List`, `Dictionary`, ฯลฯ) คอมไพเลอร์ช่วยให้มั่นใจได้ว่าประเภททั่วไปเหล่านี้ถูกนำไปใช้กับอาร์กิวเมนต์ประเภทที่ถูกต้อง
• ความปลอดภัยของประเภทภายใน .NET Framework: รันไทม์ .NET มอบสภาพแวดล้อมที่มีการจัดการซึ่งบังคับใช้ความปลอดภัยของประเภท การดำเนินการที่อาจนำไปสู่การทุจริตประเภทในโค้ดที่ไม่ได้จัดการมักจะถูกป้องกันหรือส่งผลให้เกิดข้อยกเว้น
• สถาปัตยกรรมตามส่วนประกอบ: ระบบตามส่วนประกอบของ Unity แม้ว่าจะมีความยืดหยุ่น แต่ก็อาศัยการจัดการประเภทอย่างระมัดระวัง เมื่อเรียกส่วนประกอบโดยใช้วิธีการต่างๆ เช่น `GetComponent()` เอนจิ้นคาดว่าจะได้รับส่วนประกอบของประเภท `T` (หรือประเภทที่มา) ที่มีอยู่ใน GameObject

ตัวอย่าง: ใน Unity หากคุณมี `List` คุณสามารถเพิ่มอินสแตนซ์ `GameObject` ลงไปได้เท่านั้น การพยายามเพิ่ม `int` หรือ `string` จะทำให้เกิดข้อผิดพลาดในเวลาคอมไพล์ เมื่อเรียกส่วนประกอบ `GetComponent()` จะส่งคืนส่วนประกอบ `Rigidbody` หากมี หรือ `null` หากไม่มี นักพัฒนาต้องตรวจสอบ `null` เพื่อหลีกเลี่ยง `NullReferenceException` ซึ่งเป็นข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับประเภทเวลาทำงานทั่วไป

Godot Engine (GDScript, C#, C++)

Godot มอบความยืดหยุ่นในภาษาการเขียนสคริปต์ โดยแต่ละภาษามีแนวทางของตนเองเกี่ยวกับความปลอดภัยของประเภท

• GDScript: แม้ว่า GDScript จะพิมพ์แบบไดนามิกตามค่าเริ่มต้น แต่ก็รองรับการพิมพ์แบบคงที่เพิ่มเติมเรื่อยๆ เมื่อเปิดใช้งานการพิมพ์แบบคงที่ ข้อผิดพลาดของประเภทจำนวนมากสามารถตรวจพบได้ในระหว่างการพัฒนาหรือในเวลาโหลดสคริปต์ ซึ่งช่วยปรับปรุงความแข็งแกร่งได้อย่างมาก
• C# ใน Godot: เมื่อใช้ C# กับ Godot คุณจะได้รับประโยชน์จากการพิมพ์แบบคงที่และ generics ที่แข็งแกร่งของรันไทม์ .NET ซึ่งคล้ายกับ Unity
• C++ ผ่าน GDExtension: สำหรับโมดูลที่มีความสำคัญต่อประสิทธิภาพ นักพัฒนาสามารถใช้ C++ กับ GDExtension ได้ สิ่งนี้นำความปลอดภัยของประเภทในเวลาคอมไพล์ของ C++ มาสู่ตรรกะหลักของเอนจิ้น

ตัวอย่าง (GDScript พร้อมการพิมพ์แบบคงที่):

            
# With static typing enabled
var score: int = 0

func add_score(points: int):
    score += points

# This would cause an error if static typing is enabled:
# add_score("ten")

            

              
                Copy
              
            
          

หากเปิดใช้งานการพิมพ์แบบคงที่ใน GDScript บรรทัด `add_score("ten")` จะถูกระบุว่าเป็นข้อผิดพลาด เนื่องจากฟังก์ชัน `add_score` คาดว่าจะได้รับ `int` ไม่ใช่ `String`

แนวคิดหลักในการรับประกันความปลอดภัยของประเภทในโค้ดทั่วไป

ไม่ว่าจะใช้เอนจิ้นหรือภาษาใดก็ตาม หลักการหลายประการมีความสำคัญในการรักษาความปลอดภัยของประเภทเมื่อทำงานกับระบบทั่วไป:

1. ยอมรับการตรวจสอบเวลาคอมไพล์

วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการรับประกันความปลอดภัยของประเภทคือการใช้ประโยชน์จากคอมไพเลอร์ให้มากที่สุด ซึ่งหมายถึงการเขียนโค้ดในภาษาที่พิมพ์แบบคงที่และใช้คุณสมบัติทั่วไปอย่างถูกต้อง

• ชอบการพิมพ์แบบคงที่: เมื่อใดก็ตามที่เป็นไปได้ ให้เลือกใช้ภาษาที่พิมพ์แบบคงที่ หรือเปิดใช้งานคุณสมบัติการพิมพ์แบบคงที่ในภาษาที่พิมพ์แบบไดนามิก (เช่น GDScript)
• ใช้คำแนะนำประเภทและคำอธิบายประกอบ: ในภาษาที่รองรับ ให้ประกาศประเภทของตัวแปร พารามิเตอร์ฟังก์ชัน และค่าส่งคืนอย่างชัดเจน สิ่งนี้ช่วยทั้งคอมไพเลอร์และผู้อ่านที่เป็นมนุษย์
• ทำความเข้าใจข้อจำกัดของ Template/Generic: ระบบทั่วไปจำนวนมากช่วยให้คุณระบุข้อจำกัดเกี่ยวกับประเภทที่สามารถใช้ได้ ตัวอย่างเช่น ใน C# `T` ทั่วไปอาจถูกจำกัดให้ใช้ interface เฉพาะหรือสืบทอดมาจากคลาสพื้นฐานเฉพาะ สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่ามีเพียงประเภทที่เข้ากันได้เท่านั้นที่สามารถถูกแทนที่ได้

2. ใช้การตรวจสอบรันไทม์ที่แข็งแกร่ง

แม้ว่าการตรวจสอบเวลาคอมไพล์จะเหมาะสมที่สุด แต่ไม่ใช่ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับประเภททั้งหมดที่จะสามารถจับได้ก่อนการดำเนินการ การตรวจสอบรันไทม์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการจัดการสถานการณ์ที่ประเภทอาจไม่แน่นอนหรือแบบไดนามิก

• การหล่อที่ปลอดภัย: เมื่อคุณต้องการปฏิบัติต่ออ็อบเจกต์ของประเภทพื้นฐานในฐานะประเภทที่มาเฉพาะเจาะจงมากขึ้น ให้ใช้กลไกการหล่อที่ปลอดภัย (เช่น `dynamic_cast` ใน C++, `Cast()` ใน Unreal, `as` หรือการจับคู่รูปแบบใน C#) การตรวจสอบเหล่านี้จะส่งคืนตัวชี้/การอ้างอิงที่ถูกต้องหรือ `nullptr`/`null` หากการหล่อไม่เป็นไปได้ ป้องกันการขัดข้อง
• การตรวจสอบ Null: ตรวจสอบ `null` หรือ `nullptr` เสมอก่อนที่จะพยายามยกเลิกการอ้างอิงตัวชี้หรือเข้าถึงสมาชิกของวัตถุที่อาจไม่ถูกเตรียมใช้งาน หรืออาจถูกทำให้ใช้งานไม่ได้ นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งเมื่อจัดการกับการอ้างอิงวัตถุที่ได้รับจากระบบภายนอกหรือคอลเลกชัน
• Assertion: ใช้ assertions (`assert` ใน C++, `Debug.Assert` ใน C#) เพื่อตรวจสอบเงื่อนไขที่ควรเป็นจริงเสมอในระหว่างการพัฒนาและการแก้ไขข้อบกพร่อง สิ่งเหล่านี้สามารถช่วยจับข้อผิดพลาดเชิงตรรกะที่เกี่ยวข้องกับประเภทได้ตั้งแต่เนิ่นๆ

3. ออกแบบเพื่อความชัดเจนของประเภท

วิธีที่คุณออกแบบระบบและโค้ดของคุณส่งผลกระทบอย่างมากต่อวิธีการรักษาความปลอดภัยของประเภท

• นามธรรมที่ชัดเจน: กำหนดอินเทอร์เฟซและคลาสพื้นฐานที่ชัดเจน โค้ดทั่วไปควรทำงานบนนามธรรมเหล่านี้ โดยพึ่งพาพหุสัณฐานและการตรวจสอบรันไทม์ (เช่น การหล่อที่ปลอดภัย) เมื่อต้องการพฤติกรรมเฉพาะของประเภทที่มา
• ประเภทเฉพาะโดเมน: ในกรณีที่เหมาะสม ให้สร้างประเภทที่กำหนดเองซึ่งแสดงถึงแนวคิดของเกมอย่างแม่นยำ (เช่น `HealthPoints`, `PlayerID`, `Coordinate`) สิ่งนี้ทำให้ยากต่อการใช้ระบบทั่วไปในทางที่ผิดด้วยข้อมูลที่ไม่ถูกต้อง
• หลีกเลี่ยงการทั่วไปมากเกินไป: ในขณะที่การทั่วไปมีประสิทธิภาพ อย่าทำให้ทุกอย่างทั่วไปโดยไม่จำเป็น บางครั้ง การใช้งานเฉพาะเจาะจงจะชัดเจนและปลอดภัยกว่า

4. ใช้ประโยชน์จากเครื่องมือและรูปแบบเฉพาะของเอนจิ้น

เอนจิ้นเกมส่วนใหญ่มอบกลไกและรูปแบบเฉพาะที่ออกแบบมาเพื่อเพิ่มความปลอดภัยของประเภทภายในกรอบงาน

• การซีเรียลไลเซชันของ Unity: ระบบการซีเรียลไลเซชันของ Unity นั้นรับรู้ประเภท เมื่อคุณเปิดเผยตัวแปรใน Inspector Unity จะตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้กำหนดข้อมูลประเภทที่ถูกต้อง
• Unreal's UPROPERTY และ UFUNCTION Macros: แมโครเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับระบบการสะท้อนของ Unreal Engine และทำให้มั่นใจได้ว่าคุณสมบัติและฟังก์ชันสามารถเข้าถึงได้และจัดการได้อย่างปลอดภัยในประเภทต่างๆ ทั้ง C++ และตัวแก้ไข
• Data-Oriented Design (DOD): แม้ว่าจะไม่ได้เกี่ยวกับความปลอดภัยของประเภทในความหมายเชิงวัตถุประสงค์แบบดั้งเดิม แต่ DOD มุ่งเน้นไปที่การจัดระเบียบข้อมูลเพื่อการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพ เมื่อนำไปใช้อย่างถูกต้องด้วยโครงสร้างที่ออกแบบมาสำหรับประเภทข้อมูลเฉพาะ สิ่งนี้อาจนำไปสู่การจัดการข้อมูลที่คาดเดาได้และปลอดภัยในประเภทต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบที่สำคัญต่อประสิทธิภาพ เช่น ฟิสิกส์หรือ AI

ตัวอย่างและข้อผิดพลาดในทางปฏิบัติ

ลองพิจารณาบางสถานการณ์ทั่วไปที่ความปลอดภัยของประเภทกลายเป็นสิ่งสำคัญในบริบทของเอนจิ้นทั่วไป:

สถานการณ์ที่ 1: การรวมวัตถุทั่วไป

รูปแบบทั่วไปคือการสร้างกลุ่มอ็อบเจกต์ทั่วไปที่สามารถสร้าง จัดการ และส่งคืนอินสแตนซ์ของอ็อบเจกต์เกมต่างๆ ได้ ตัวอย่างเช่น กลุ่มสำหรับชนิด `Projectile`

ข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้น: หากกลุ่มถูกนำไปใช้กับระบบทั่วไปที่เข้มน้อยกว่า หรือไม่มีการตรวจสอบที่เหมาะสม นักพัฒนาอาจขอและรับอ็อบเจกต์ผิดประเภทโดยไม่ได้ตั้งใจ (เช่น ขอ `Projectile` แต่ได้รับอินสแตนซ์ `Enemy`) ซึ่งอาจนำไปสู่พฤติกรรมที่ไม่ถูกต้องหรือการขัดข้องเมื่อโค้ดพยายามใช้อ็อบเจกต์ที่ส่งคืนเป็น `Projectile`

วิธีแก้ไข: ใช้ข้อจำกัดประเภทที่เข้มงวด ใน C# `ObjectPool` จะตรวจสอบให้แน่ใจว่า `T` เป็นประเภทที่ถูกต้อง ใน C++ พารามิเตอร์แม่แบบ `T` จะถูกจำกัดหากจำเป็น นอกจากนี้ กลุ่มควรติดตามประเภทที่จัดการอย่างพิถีพิถัน และการดำเนินการเรียกใช้ข้อมูลใดๆ ควรกำหนดว่ามีการส่งคืนประเภทที่ถูกต้อง ซึ่งอาจผ่านวิธีการผลิตเฉพาะสำหรับอ็อบเจกต์แต่ละประเภทที่ถูกรวม

สถานการณ์ที่ 2: ระบบ Event ทั่วไป

เอนจิ้นเกมมักมีระบบ event ที่ส่วนต่างๆ ของเกมสามารถเผยแพร่และสมัครรับ events ได้ ระบบ event ทั่วไปสามารถอนุญาตให้วัตถุใดๆ ยก events ที่มีข้อมูลโดยพลการได้

ข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้น: หากระบบ event ไม่พิมพ์ข้อมูล event อย่างแข็งแกร่ง ผู้สมัครรับข้อมูลอาจได้รับข้อมูลประเภทที่ไม่คาดคิด ตัวอย่างเช่น event ที่มีจุดประสงค์เพื่อนำ `PlayerHealthChangedEventArgs` อาจนำ `CollisionInfo` struct มาโดยไม่ได้ตั้งใจ ซึ่งนำไปสู่การขัดข้องเมื่อผู้สมัครรับข้อมูลพยายามเข้าถึงคุณสมบัติ `PlayerHealthChangedEventArgs`

วิธีแก้ไข: ใช้ events หรือข้อความที่พิมพ์อย่างแข็งแกร่ง ใน C# คุณสามารถใช้ตัวจัดการ event ทั่วไป (`event EventHandler` โดยที่ `T` คือประเภทข้อมูล event) ใน C++ คุณอาจใช้เทคนิคการลบประเภทที่รวมกับการระบุประเภท หรือใช้ `std::function` พร้อมความปลอดภัยของประเภทที่จัดการอย่างระมัดระวัง การรับประกันว่าผู้สมัครรับข้อมูลประกาศประเภทข้อมูล event ที่คาดหวังอย่างชัดเจนเป็นสิ่งสำคัญ

สถานการณ์ที่ 3: การซีเรียลไลเซชัน/การดีซีเรียลไลเซชันข้อมูลทั่วไป

การบันทึกและโหลดสถานะเกมมักเกี่ยวข้องกับกลไกการซีเรียลไลเซชันทั่วไปที่สามารถจัดการโครงสร้างข้อมูลต่างๆ ได้

ข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้น: ไฟล์บันทึกที่เสียหายหรือไม่สอดคล้องกันในรูปแบบข้อมูลอาจนำไปสู่การไม่ตรงกันของประเภทในระหว่างการดีซีเรียลไลเซชัน การพยายามดีซีเรียลไลเซชันค่าสตริงลงในฟิลด์จำนวนเต็ม ตัวอย่างเช่น อาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดร้ายแรงได้

วิธีแก้ไข: ระบบการซีเรียลไลเซชันควรใช้การตรวจสอบประเภทที่เข้มงวดในระหว่างกระบวนการดีซีเรียลไลเซชัน ซึ่งรวมถึงการตรวจสอบประเภทที่คาดหวังกับประเภทจริงในสตรีมข้อมูล และการจัดเตรียมข้อความแสดงข้อผิดพลาดที่ชัดเจนหรือกลไกการสำรองข้อมูลเมื่อเกิดการไม่ตรงกัน ไลบรารีเช่น Protocol Buffers หรือ FlatBuffers ซึ่งมักใช้สำหรับการซีเรียลไลเซชันข้อมูลข้ามแพลตฟอร์ม ได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงการพิมพ์ที่แข็งแกร่ง

ผลกระทบระดับโลกของความปลอดภัยของประเภทในการพัฒนาเกม

จากมุมมองระดับโลก ผลกระทบของความปลอดภัยของประเภทในเอนจิ้นเกมทั่วไปนั้นมีความสำคัญ:

• ทีมพัฒนาต่างประเทศ: เนื่องจากการพัฒนาเกมมีการทำงานร่วมกันมากขึ้นเรื่อยๆ และกระจายไปทั่วประเทศและวัฒนธรรมต่างๆ ความปลอดภัยของประเภทที่แข็งแกร่งจึงมีความสำคัญ ลดความคลุมเครือ ลดความเข้าใจผิดเกี่ยวกับโครงสร้างข้อมูลและลายเซ็นฟังก์ชัน และช่วยให้นักพัฒนาจากภูมิหลังที่หลากหลายทำงานร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นใน codebase ที่ใช้ร่วมกัน
• ความเข้ากันได้ข้ามแพลตฟอร์ม: โดยทั่วไปแล้ว เกมที่พัฒนาด้วยเอนจิ้นที่ปลอดภัยประเภทต่างๆ นั้นแข็งแกร่งกว่าและง่ายต่อการพอร์ตไปยังแพลตฟอร์มต่างๆ (PC, คอนโซล, มือถือ) ข้อผิดพลาดของประเภทที่อาจเกิดขึ้นบนแพลตฟอร์มหนึ่งแต่ไม่ใช่แพลตฟอร์มอื่น อาจเป็นปัญหาที่สำคัญ ความปลอดภัยของประเภทในเวลาคอมไพล์ช่วยให้มั่นใจได้ถึงพฤติกรรมที่สอดคล้องกันในทุกสภาพแวดล้อมเป้าหมาย
• ความปลอดภัยและความสมบูรณ์: ความปลอดภัยของประเภทเป็นแง่มุมพื้นฐานของความปลอดภัยของซอฟต์แวร์ ด้วยการป้องกันการบังคับใช้ประเภทที่ไม่คาดคิดหรือความเสียหายของหน่วยความจำ เอนจิ้นที่ปลอดภัยประเภทต่างๆ ทำให้ผู้กระทำที่เป็นอันตรายใช้ประโยชน์จากช่องโหว่ได้ยากขึ้น ปกป้องข้อมูลผู้เล่นและความสมบูรณ์ของประสบการณ์การเล่นเกมสำหรับผู้ชมทั่วโลก
• การบำรุงรักษาและอายุยืน: เมื่อเกมมีความซับซ้อนมากขึ้นและได้รับการอัปเดตเมื่อเวลาผ่านไป รากฐานที่ปลอดภัยประเภทต่างๆ จะทำให้ codebase สามารถบำรุงรักษาได้มากขึ้น นักพัฒนาสามารถปรับโครงสร้างโค้ดด้วยความมั่นใจที่มากขึ้น โดยรู้ว่าคอมไพเลอร์จะจับข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นมากมายที่เกิดขึ้นในระหว่างการเปลี่ยนแปลง ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการสนับสนุนเกมในระยะยาวและการอัปเดตที่ผู้เล่นทั่วโลกเพลิดเพลิน

บทสรุป: การสร้างโลกที่ยืดหยุ่นผ่านความปลอดภัยของประเภท

การเขียนโปรแกรมทั่วไปมอบพลังและความยืดหยุ่นที่ไม่มีใครเทียบได้ในการพัฒนาเอนจิ้นเกม ทำให้สามารถสร้างความบันเทิงเชิงโต้ตอบที่ซับซ้อนและไดนามิกได้ อย่างไรก็ตาม พลังนี้จะต้องถูกนำมาใช้ด้วยความมุ่งมั่นอย่างแรงกล้าต่อความปลอดภัยของประเภท ด้วยการทำความเข้าใจหลักการของการพิมพ์แบบคงที่และไดนามิก การใช้ประโยชน์จากการตรวจสอบในเวลาคอมไพล์ การใช้การตรวจสอบรันไทม์อย่างเข้มงวด และการออกแบบระบบด้วยความชัดเจน นักพัฒนาสามารถควบคุมประโยชน์ของการทั่วไปได้โดยไม่ตกหลุมพราง

เอนจิ้นเกมที่ให้ความสำคัญและบังคับใช้ความปลอดภัยของประเภทช่วยให้นักพัฒนาสามารถสร้างเกมที่น่าเชื่อถือ ปลอดภัย และบำรุงรักษาได้มากขึ้น ซึ่งจะนำไปสู่ประสบการณ์ผู้เล่นที่ดีขึ้น ปัญหาในการพัฒนาที่น้อยลง และโลกเชิงโต้ตอบที่ยืดหยุ่นมากขึ้น ซึ่งผู้ชมทั่วโลกสามารถเพลิดเพลินได้ในอีกหลายปีข้างหน้า ในขณะที่ภูมิทัศน์ของความบันเทิงเชิงโต้ตอบยังคงพัฒนาต่อไป ความสำคัญของความปลอดภัยของประเภทในระบบทั่วไปพื้นฐานของเอนจิ้นเกมของเราจะยังคงเติบโตต่อไป