Boas Práticas de Otimização em Jogos com C# 13 e .NET

Quando desenvolvemos jogos em C# 13O que é C# 13 e por que aprender em 90 minutosExplore as inovações do C# 13 e melhore a legibilidade do seu código. Este tutorial prático de 90 minutos oferece dicas essenciais para desenvolvedores .NET., é fundamental otimizar o uso de recursos como processamento e memória. Jogos costumam exigir alto desempenho para manter a taxa de quadros por segundo (FPS) estável e proporcionar uma experiência fluida. A seguir, apresentamos um conjunto de boas práticas que ajudam a melhorar a performance e a eficiência de uso de memória em projetos de jogos desenvolvidos com C# 13O que é C# 13 e por que aprender em 90 minutosExplore as inovações do C# 13 e melhore a legibilidade do seu código. Este tutorial prático de 90 minutos oferece dicas essenciais para desenvolvedores .NET..

Escolha de Estruturas e Classes🔗

Value Types (structOtimizações para desempenho: dicas de uso correto de tipos em C# 13Descubra como otimizar seu código em C# 13 com técnicas práticas. Aprenda a escolher entre struct, class, Span<T> e ValueTask para melhor desempenho.) e Reference Types (class) influenciam diretamente o uso de memória e a frequência de alocações no heap:

• Value Types (structOtimizações para desempenho: dicas de uso correto de tipos em C# 13Descubra como otimizar seu código em C# 13 com técnicas práticas. Aprenda a escolher entre struct, class, Span<T> e ValueTask para melhor desempenho.): Geralmente alocados na stack, reduzindo a pressão no Garbage Collector (GC). Contudo, podem aumentar a cópia de dados quando passados entre métodos ou armazenados em coleções.
• Reference Types (class): Alocados no heap, aumentando a necessidade de coletas de lixo periódicas. Porém, permitem passar referências sem copiar todo o conteúdo.

Em C# 13, é importante analisar o tamanho dos dados. Pequenas estruturasOtimizações para desempenho: dicas de uso correto de tipos em C# 13Descubra como otimizar seu código em C# 13 com técnicas práticas. Aprenda a escolher entre struct, class, Span<T> e ValueTask para melhor desempenho. (por exemplo, vetores 2D/3D para posicionamento de entidades) podem ser mais eficientes como structsOtimizações para desempenho: dicas de uso correto de tipos em C# 13Descubra como otimizar seu código em C# 13 com técnicas práticas. Aprenda a escolher entre struct, class, Span<T> e ValueTask para melhor desempenho.. Entretanto, se o objeto for grande e compartilhado, uma class pode ser mais vantajosa para evitar copiá-lo muitas vezes.

Uso de ref struct e in Parameters🔗

Quando lidamos com itens que exigem alto desempenho, podemos recorrer a ref structOtimizações para desempenho: dicas de uso correto de tipos em C# 13Descubra como otimizar seu código em C# 13 com técnicas práticas. Aprenda a escolher entre struct, class, Span<T> e ValueTask para melhor desempenho. para manipular dados diretamente na stack (sem permitir boxing). Além disso, o uso de in parameters em C# 13O que é C# 13 e por que aprender em 90 minutosExplore as inovações do C# 13 e melhore a legibilidade do seu código. Este tutorial prático de 90 minutos oferece dicas essenciais para desenvolvedores .NET. ajuda a evitar cópias desnecessárias de structsOtimizações para desempenho: dicas de uso correto de tipos em C# 13Descubra como otimizar seu código em C# 13 com técnicas práticas. Aprenda a escolher entre struct, class, Span<T> e ValueTask para melhor desempenho. grandes, passando-as por referência somente para leitura:

public readonly ref struct PlayerPosition
{
    public readonly float X;
    public readonly float Y;
    public readonly float Z;
    public PlayerPosition(float x, float y, float z)
    {
        X = x;
        Y = y;
        Z = z;
    }
}
public static float CalcularDistancia(in PlayerPosition p1, in PlayerPosition p2)
{
    // Usa apenas leitura, evitando cópia desnecessária
    float deltaX = p1.X - p2.X;
    float deltaY = p1.Y - p2.Y;
    float deltaZ = p1.Z - p2.Z;
    return MathF.Sqrt(deltaX * deltaX + deltaY * deltaY + deltaZ * deltaZ);
}

Essa abordagem reduz alocações e aumenta a performance em loops de jogo que são executados a cada quadro.

Evite Alocações Frequentes no Loop Principal🔗

Um dos pontos críticos em jogos é o loop principal, no qual inúmeras atualizações são realizadas por segundo. Para otimizar:

• Evite alocações dentro do loop: sempre que possível, crie objetos fora do loop ou reutilize estruturasOtimizações para desempenho: dicas de uso correto de tipos em C# 13Descubra como otimizar seu código em C# 13 com técnicas práticas. Aprenda a escolher entre struct, class, Span<T> e ValueTask para melhor desempenho. (por meio de pooling).
• Minimize o uso de novas strings: crie mensagens estáticas ou reutilize buffers.
• Use coleções otimizadas: prefira coleções que não realizem redimensionamentos constantes. Caso opte por List<T>, reserve capacidade adequada com new List<Enemy>(initialCapacity) para reduzir realocações.

Pooling de Objetos🔗

Pooling consiste em manter objetos já inicializados prontos para reutilização. Isso evita o custo de criação e descarte contínuos, reduzindo a pressão no GC. Em C# 13O que é C# 13 e por que aprender em 90 minutosExplore as inovações do C# 13 e melhore a legibilidade do seu código. Este tutorial prático de 90 minutos oferece dicas essenciais para desenvolvedores .NET., essa prática continua essencial quando reciclamos projéteis, inimigos ou partículas em jogos:

public class BulletPool
{
    private readonly Queue<Bullet> _available = new();
    public Bullet GetBullet()
    {
        if (_available.Count > 0)
        {
            return _available.Dequeue();
        }
        return new Bullet(); // se esgotar, cria um novo
    }
    public void ReturnBullet(Bullet bullet)
    {
        bullet.Reset();
        _available.Enqueue(bullet);
    }
}

Ao final de cada uso, o objeto é restaurado para o estado inicial e retorna ao pool. Assim, diminuímos alocações frequentes e evitamos pausas do GC.

Uso Eficiente do Garbage Collector🔗

O Garbage Collector é um aliado, mas podemos otimizar:

1. Menos alocações = menos coletas: limitar criações de objeto em tempo de execução e multiplicar o reuso.

2. Evite referências desnecessárias: sempre que um objeto não for mais usado, remova referências para que o GC possa liberá-lo.

3. Gerencie picos de carga: em algumas situações, pode ser recomendável controlar quando o GC atua (GC Settings no tempo de execução). Se o engine permitir, rode o GC em momentos de menor demanda de CPU, como telas de carregamento.

Span e Memory em C# 13🔗

Com as atualizações do .NET e recursos do C# 13O que é C# 13 e por que aprender em 90 minutosExplore as inovações do C# 13 e melhore a legibilidade do seu código. Este tutorial prático de 90 minutos oferece dicas essenciais para desenvolvedores .NET., o uso de SpanOtimizações para desempenho: dicas de uso correto de tipos em C# 13Descubra como otimizar seu código em C# 13 com técnicas práticas. Aprenda a escolher entre struct, class, Span<T> e ValueTask para melhor desempenho.<T> e Memory<T> pode fornecer alta performance quando se lida com blocos de dados (por exemplo, mapas de textura ou buffers de áudio). Eles evitam cópias desnecessárias de grandes arrays, ao trabalhar “por fatias”:

public static void ProcessaBuffer(Span<float> dadosAudio)
{
    for (int i = 0; i < dadosAudio.Length; i++)
    {
        // Exemplo: Aplicar volume ou efeito simples
        dadosAudio[i] *= 0.5f;
    }
}
// Uso:
/*
float[] buffer = new float[1024];
var span = buffer.AsSpan();
// Preenche o buffer ...
ProcessaBuffer(span);
*/

Com SpanOtimizações para desempenho: dicas de uso correto de tipos em C# 13Descubra como otimizar seu código em C# 13 com técnicas práticas. Aprenda a escolher entre struct, class, Span<T> e ValueTask para melhor desempenho.<T>, manipulamos faixas da memória de maneira segura e eficiente, sem criar novas instâncias.

Otimizações de Loop e Estruturas de Dados🔗

1. For vsPrimeiro projeto: executando seu código C# 13 no Visual StudioAprenda a criar e executar seu projeto em C# 13 com o Visual Studio. Descubra dicas práticas que elevam performance e legibilidade do código.. Foreach: Em arrays e lists simples, o for pode ser mais rápido que foreach, pois reduz a verificação de iteradores. Em estruturasOtimizações para desempenho: dicas de uso correto de tipos em C# 13Descubra como otimizar seu código em C# 13 com técnicas práticas. Aprenda a escolher entre struct, class, Span<T> e ValueTask para melhor desempenho. complexas, contudo, foreach pode ser mais legível.

2. Prefix Increment: Em loops, use ++i em vez de i++ – a diferença é sutil, mas ++i evita criar um valor temporário, reduzindo instruções geradas.

3. EstruturasOtimizações para desempenho: dicas de uso correto de tipos em C# 13Descubra como otimizar seu código em C# 13 com técnicas práticas. Aprenda a escolher entre struct, class, Span<T> e ValueTask para melhor desempenho. compactas: Otimize o tamanho de structsOtimizações para desempenho: dicas de uso correto de tipos em C# 13Descubra como otimizar seu código em C# 13 com técnicas práticas. Aprenda a escolher entre struct, class, Span<T> e ValueTask para melhor desempenho., armazenando apenas o essencial. Separar dados para evitar cache misses também melhora a performance de acesso em motores de jogo.

Estratégias com Multithreading🔗

Algumas partes do loop do jogo podem ser distribuídas em threads diferentes (por exemplo, processamento de física ou IA de forma assíncrona). Contudo, gerenciar threads de maneira incorreta pode introduzir overhead e problemas de concorrência.

• Tarefas simples: Use paralelismo para partes independentes (e.g., pathfinding).
• Synchronize com cuidado: locks e métodos de sincronização podem drenar desempenho, use-os somente quando necessário.
• Tasks e ValueTask: Em C# 13O que é C# 13 e por que aprender em 90 minutosExplore as inovações do C# 13 e melhore a legibilidade do seu código. Este tutorial prático de 90 minutos oferece dicas essenciais para desenvolvedores .NET., considere ValueTask quando a operação assíncrona costuma completar rapidamente, reduzindo alocações.

Monitoramento e Profiling🔗

Ferramentas de profiling permitem identificar gargalos de CPU e consumo de memória. Utilize, por exemplo, dotnet-trace, dotMemory, ou integrações específicas do motor de jogo para descobrir pedaços de código que precisam de atenção.

Conclusão🔗

Para conquistar um desempenho sólido em jogos desenvolvidos com C# 13O que é C# 13 e por que aprender em 90 minutosExplore as inovações do C# 13 e melhore a legibilidade do seu código. Este tutorial prático de 90 minutos oferece dicas essenciais para desenvolvedores .NET., é crucial adotar uma mentalidade de otimização contínua. Focar em:

• Escolher tipos adequados (struct vsPrimeiro projeto: executando seu código C# 13 no Visual StudioAprenda a criar e executar seu projeto em C# 13 com o Visual Studio. Descubra dicas práticas que elevam performance e legibilidade do código.. class).
• Minimizar alocações e uso inteligente do GC.
• Aproveitar recursos de SpanOtimizações para desempenho: dicas de uso correto de tipos em C# 13Descubra como otimizar seu código em C# 13 com técnicas práticas. Aprenda a escolher entre struct, class, Span<T> e ValueTask para melhor desempenho.<T> e ref structOtimizações para desempenho: dicas de uso correto de tipos em C# 13Descubra como otimizar seu código em C# 13 com técnicas práticas. Aprenda a escolher entre struct, class, Span<T> e ValueTask para melhor desempenho..
• Realizar profiling regular para identificar problemas de performance.

Seguindo essas práticas, seus projetos terão base confiável para entregar experiências de jogo estáveis, com alta performance e consumo de memória reduzido.