重温“卡马克谈functional programming in c++”

正在准备些关于overwatch的gameplay architecture的blog，里面的观点也让我想起12年时候看的carmack谈的functional programming in c++这个文章。
就回去重温了下，过去了5年，很多地方也有了不同的感触。
原先的blog这里：http://blog.youkuaiyun.com/toughbro/article/details/7725450
carmack的原文链接现在不太好访问了，可以看gamasutra上面的转载：http://www.gamasutra.com/view/news/169296/Indepth_Functional_programming_in_C.php

对于state变化的控制和实际情况中的妥协的火候的把握，可以说5年后重读文章最有共鸣的地方。

状态变化，functional programming & OO programming
可以说程序的复杂度和state的变化是非常相关的。
对于state变化的控制力，可以说是程序员对于整个系统控制力最重要的方面之一，而对于state变化模糊不清也是我们程序员会出现大量系统缺陷的重要原因。
而这里，object oriented programming就倾向于把state变化封装起来，而functional programming倾向于将state变化显示呈现，进而增强我们对于state变化的控制力。
这个就是functional programming的力量所在。

所以carmack建议：在可以的情况下，我们应该尽量的使用functional programming去简化程序的复杂度，显示呈现state的变化。
当然这里并不绝对，object oriented programming有它好的地方，我们围绕为什么去鼓励functional programming（显示呈现state变化）来判定应该怎么做就好。

pure function
pure function可以看下专门的wiki：https://en.wikipedia.org/wiki/Pure_function
pure function在c++中并不是一个语法定义，在D语言里倒是有关键字定义。
在carmack这里的定义包括：

• 只读参数，然后返回结果，不会修改参数
• 没有自己的内部状态，不修改global变量，不做IO

wiki上面提到一些例子就是像sin（x）这样的函数。
它有这样一些好处：

• 线程安全，如果参数是value parameter，这就是一个写线程安全代码的非常强大的方式
• 易读，易测，易懂，易于维护

c++中class的const函数就是非常好的一个关键字，我们应该尽可能多的使用这个，来提升函数的pure性质。

实践中的妥协与不完美
这个部分可以说是5年之后再读的时候发现共鸣最多的部分，道理虽然很棒，但是实际用的时候还是讲求一个火候，纯粹的情况实在太少太少。

绝对pure与比较pure

实际中就是难以做到纯粹，把所有函数那弄成pure function更是不可能。
carmack的看法是把一团乱麻的情况，弄到比较pure这个过程是意义极大的，把比较pure弄到绝对pure意义就有限了，实际项目中，根据具体情况，我们自己把握火候就好。
就像class中的const关键字一样，不一定非得pure functional programming才行，class中使用const的function就让state的变化控制好很多，就已经大大提升了。

性能因素
性能因素也是妥协的一个重要原因，比较典型的functional programming都是返回一个结果的copy，这个在结果是大数据量的时候显然是需要权衡的了。
在性能紧张的情况下，必须要牺牲复杂度来引进性能的因素了。
我个人对此的信条是“以不hack来hack”，就是要尽可能的降低系统的复杂度，尽可能不要hack，然后在一些非常需要hack来获得性能的地方，提供hack的budget。
比如在天刀中，后期做的一个优化就是把entity中的graphic component单独从其他component中提取出来，从：

class Entity
{
component* GetComponent<T>(){}//一个for循环取component
vector<component*> mComponents;
};

到这种专门把graphic component单独处理，因为它明显是读取频率最高的component，做成inline读取，省去了一个带for的function call，性能优势异常的明显

class Entity
{
component* GetComponent<T>(){}//一个for循环取component
component* GetComponent<GraphicComponent> { return mGraphicComponent; }
vector<component*> mComponents;
GraphicComponent* mGraphicComponent;
};

但是这个做法的关键是一定要保证entity实现的复杂度要控制的足够好，否则这样的hack会极大地破坏entity的设计，在关键数据结构上复杂度失控可不是好玩的。
可以说通过良好的实现，积累出一些复杂度余量，然后用在这种能够大量提升性能的地方，但不能多用。

编程多年之后的看点
之前也有和刚工作的同学一起聊编程很多年之后，有什么不一样，看什么的东西。
总体说来很多了，包括不限于：会越来越多的透过具体的技术，做法和语法，更多的关注这种复杂度的控制，state变化的控制，火候的妥协了。