用函数式编程，从0开发3D引擎和编辑器

Posted 2021-11-26 chaogex

介绍

大家好，欢迎你踏上3D编程之旅～

本系列的素材来自我们的产品:Wonder-WebGL 3D引擎和编辑器 的整个开发过程，探讨了在从0开始构建3D引擎和编辑器的过程中，每一个重要的功能点、设计方案的思考、讨论、总结和延伸。

本系列避免陷入细节的实现代码，使用伪代码代替。所以没有可直接运行的代码，取而代之的是经过抽象和提炼的伪代码/模式。

为什么要写这个系列

我有三个小目标：
1.完全创造
完全从0开始，创造一个有深度、有难度、有挑战的产品。
所以Wonder被创造出来了，并且会持续地发展。

2.完全纪录
完全纪录创造的过程，把我整个人生都沉淀下来。
所以有了打造3D引擎，第8000小时开始。

3.完全分享
完全分享所有的创造、纪录，把我走过的路分享给需要的人。
所以有了Wonder开源 。

本系列为了完成第2个和第3个目标，会把开发Wonder的思考沉淀下来，进行提炼和升华，分享给世界，也分享给我自己。

希望对你有所帮助～

技术栈

• 使用Reason语言写伪代码

• 使用WebGL作为底层api

本系列特色

1.完全从0开始，素材来自我们的产品Wonder

我们会一边开发Wonder，一边在本系列写文章分享。
因为Wonder在不断更新中，所以本系列也会不断更新。

2.完全、彻底地使用函数式编程。

现在3D领域使用函数式编程的资料很少，主流还是使用面向对象。
我以前也是用面向对象，不过自从我开始接触函数式编程，就拥抱了它。
面向对象很好，函数式编程也很好。使用哪一个，是每个人的自由。

本系列希望能扩展大家的视野和思维，展示函数式编程的魅力。

3.不仅探讨3D引擎，而且以编辑器作为主线。

讨论编辑器的资料很少，讨论3D引擎+编辑器的更少。

本系列完全基于我们的实战经验，以编辑器作为主线，3D引擎作为底层实现。

两者的关系如下图：

4.重点放在设计和思考上，避免实现细节

本系列希望展示来自于实战的思考和设计，在较高的层面进行探讨，所以会用伪代码作为实现的说明，避免细节的干扰。

5.类型驱动设计。尽量用Type和伪代码替代UML来探讨设计。

Curry-Howard 同构:

类型即命题，程序即证明

类型既然对应逻辑命题，那能用它来表示设计吗？
具体就是：
1）能表达领域模型吗？

2）能表达领域模型的交互关系吗？

3）能替代单元测试？

使用类型进行约束，然后在编译时检查和发现错误，从而不再需要单元测试。

4）能驱动设计吗？

这样就能快速验证设计方案：
通过定义类型来描述需求和设计，不需要具体实现；
验证通过后，再一一实现。

本系列使用Reason语言，大部分满足1和2，部分满足3和4。

这是因为Reason语言的类型没有Idris强大，所以3和4不能完全满足。。。。。。

或许以后可以使用Idris来重写。。。。。。

不过总的来说，我对Reason语言还是非常满意的，详见我们在知乎上的总结-如何评价 reasonml ?。

• 参考资料

程序与证明
Designing with types

能给你带来什么收益？

1.了解Wonder的技术内幕

2.学习从0开发3D引擎和编辑器

3.学习函数式编程及其在3D领域的应用

4.学习3D编程的功能实现，如纹理、光照、模型等功能的实现

5.学习设计和架构，如Data Oriented、多线程、管道job等设计

写作规划

Wonder目前开发到1.0版本，因此本系列对应Wonder 0.1 - 1.0版本的内容。
(随着Wonder不断更新新版本，本系列也会对应更新）

Wonder 1.0产品展示：

本系列目录

• 函数式编程准备
• 初步需求分析与设计
• 搭建基础框架
• 操作GameObject
• 操作Component
• Redo/Undo
• 端对端测试
• 输出
• 多线程渲染
• 运行/停止
• 事件和CameraContronller组件
• IMGUI
• 增加资产Asset
• 导入/导出
• 发布本地包
• 快捷键
• Picking
• Transform Gizmo
• PWA

致谢

感谢你能读到这里，欢迎你提出各种建议或意见，为你服务是我的荣幸～感谢～

参考资料

Wonder-WebGL 3D引擎和编辑器
Curry-Howard 同构
程序与证明
Designing with types
Reason语言