UE学习笔记

基类

UObject

一切对象的基类。UE为UObject类提供了

垃圾回收GC
- 被UProperty标记的变量会自动进行生命周期管理
- 非UObject可以使用C++标准推荐的智能指针
引用计数
反射
序列化
- 资源的存储与加载
自动检测默认变量的更改
自动变量初始化
与Editor的交互
运行时类型识别
- UE禁用了C++的dynamic_cast，你可以使用Cast<>替代
网络复制

反射

反射分为静态反射和动态反射，C++没有该机制（尽管C++可以在编译时进行类型推导，但远不如Java那种Class对象的机制好用），于是UE自己做了一套

功能
- 运行时知道类、函数的所有相关信息（属性表，函数表），进而实现可视化编程（蓝图，面板）
- 通过函数名/类名+连续数据块访问对应函数/类

反射说白了就是将类、函数的信息（用哈希表）存储，运行时根据函数名、类名（key）查找信息，UE的反射是通过UBT和UHT实现的

通过宏标记C++代码
UHT生成.generated.h和.generated.cpp文件
引擎初始化时注册反射信息

Actor

一切实体的基类。能够被挂载组件（U）

Component

基类：UActorComponent

Component是一种属性+行为的集合

通讯

Actor之间要进行通讯，Unity可以通过获得GO引用、获得GO的组件的方式进行通讯

UE Actor的通讯方式有

获取引用
Cast
接口
事件

Pawn

英语意思为棋子，指可以被操控的兵卒（可以被玩家操控，也可以被AI操控）

Charactor

继承自Pawn，是一个更复杂的可操控角色，该角色的特点是有一种特殊的组件，Charactor Movement

Controller

控制器，负责控制Pawn、Charactor的行为

命名原则

通过类的前缀来区分类的类型

前缀	意义
F	纯C++类，通常为功能类
U	继承自UObject，但不继承自Actor
A	继承自Actor
S	Slate控件
H	HitResult相关类
T	模版类
E	枚举类

对象

创建对象

F类，使用new
U类，使用NewObject
A类，使用SpawnActor

new FClass();
NewObject<UxxxClass>();
GetWorld()->SpawnActor<AxxxClass>();

UObject

生命周期

创建

内存分配，返回一个分配好尺寸但没有初始化的指针（你steam下游戏也是先清出一片区域，再正式下载）
对象构建
- 创建FObjectInitializer
- 将FObjectInitializer作为参数传递给函数指针ClassConstructor，得到对象

反序列化

获取类信息GetClass
判断类信息是否载入，若没有载入则进行预载
载入名字、Outer、类信息（类信息保存在ObjClass对象中，感觉和Java的类对象机制很接近）
载入脚本成员变量信息

反序列化的规则：

只反序列化UPROPERTY标记，且不等于默认值的数据
先创建出对象，再反序列化（还原数据）
对象具有所属关系
若一个对象所有信息和原始对象相同，尽管他们在内存的位置不同（指针值不同），该对象就是原始对象

释放消亡

UObject无法手动释放，但是可以被请求，将其标记后等待引擎将其释放

GC分为两步，析构、回收

蓝图

UPROPERTY：注册成员变量到蓝图
UFUNCTION：注册函数到蓝图

引擎基础功能

正则表达式

#include "Regex.h"
...
FString TextStr("This is a string");
FRegexPattern TestPattern(TEXT("C.+H"));
FRegexMatcher TestMatcher(TestPattern, TextStr);
if(TestMatcher.FindNext()){
  UE_LOG(MyLog, Warning, TEXT("找到匹配内容 %d -%d"), 
        TestMatcher.GetMatchBeginning(),
        TestMatcher.GetMatchEnding());
}

路径

//获取xxx目录路径
FString FPaths::xxxDir();		
//判断文件是否存在
bool FPaths::FileExists(const FString& InPath);	
//相对路径转化为绝对路径
FString ConvertRelativePathToFull(const FString& BasePath, FString&& InPath)；

XML

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<note name="Ami" age="100">
  <from>John</from>
  <list>
  	<line>Hello</line>
    <line>world</line>
  </list>
</note>

使用FXmlFile或者FastXML操作xml文件

FString xmlFilePath = TEXT("xxx/Test.xml");
FXmlFile* xml = new FXmlFile();
xml->LoadFile(xmlFilePath);
FXmlNode* RootNode = xml->GetRootNode();
FString from_content = RootNode->FindChildNode("from")->GetContent();
FString note_name  = RootNode->GetAttribute("name");
TArray<FXmlNode*> list_node = RootNode->FindChildNode("list")->GetChildrenNodes();

JSON

FString JsonStr = "[{\"author\": \"Tim\"}, {\"age\": \"100\"}]";
TArray<TSharedPtr<FJsonValue>> JsonParsed;
TSharedRef<TJsonReader<TCHAR>> JsonReader = TJsonReaderFactory<TCHAR>::Create(JsonStr);
bool BFlag = FJsonSerializer::Deserialize(JsonReader, JsonParsed);
{
  FString FStringAutor = JsonParsed[0]->AsObject()->GetStringField("autor");
}

文件

FPlatformFileManager::Get()->GetPlatformFile();

GConfig

//写配置
GConfig->SetString(TEXT("Section"), TEXT("Key"), TEXT("Value"), FPaths::xxxDir()/"Config.ini");
//读配置
FString Result;
GConfig->GetString(TEXT("Section"), TEXT("Key"), Result, FPaths::xxxDir()/"Config.ini");

UE_LOG

UE_LOG(log分类，log类型，log内容)；

字符串

	能否修改	大小写敏感	语意
FName	无法修改	不敏感	名字，在整个字符串表只出现一次
FText	无法修改	敏感	被显示的字符串
FString	能够修改	敏感	普通字符串

图片

../../imagesrWrapper

模块

模块就像Unity的Package，用于整理文件结构，便于编译

一个模块包含

Public文件夹
- .h文件
Private文件夹
- .cpp文件
模块名.build.cs文件（继承自ModuleRules类）

UBT

Unreal Build Tool.cs中有Main函数，主要做三个功能

收集信息：环境变量、目录信息等
确定生成的目标类型
生成构建

UHT

Unreal Header Tool，一个基于引擎代码，但不需要引擎完全启动，编译后得到一个.exe文件的程序

引擎核心

UE Begin Play

内存分配

提供了多套内存分配器，其中包含TBB（TBB的内存分配一大特点就是可以通过代理的方式全局替换new、malloc等操作符），TBB见《高性能C+++》笔记，那边有详细介绍

TBB内存分配主要包括

LTS，线程内存池，每个线程会独立拥有一个局部的内存池，互不影响，但最后需要归约
缓存对齐，通过在变量间填充大量无效信息，使得不同变量处于不同缓存行中，于是避免了假共享问题

引擎初始化

PreInit
- 接收cmd命令，判断启动模式
- 初始化游戏主线程（将当前线程当作主线程）
- 初始化随机数
- 初始化TaskGraph系统，设置线程数量，启动线程池
- 调用LoadCoreModules，启动CoreUObject模块
- 启动引擎、渲染、动画蓝图、Slate、贴图压缩、地形模块
Init
- 各个模块初始化，并执行所有PostEngineInit函数
- 进入主循环

主循环

UE是一个多线程引擎，将游戏逻辑、渲染、声音、IO等系统分离

主线程是游戏逻辑线程，内含一个while循环，循环内有一个Trick，可以类比Unity的Update

渲染线程数游戏逻辑线程的从属，接收来自主线程的命令，进行渲染绘制。渲染线程比逻辑线程慢一帧

并发并行

线程
并行
并发
Task Graph
- UE最强大的多线程框架，将任务抽象为Task
- UE内部使用了TBB，感觉这部分内容和TBB基本一致
- 详情见FBaseGraphTask、FTaskThreadBase
FRunnableThread+FRunnable
- 详情见QueuedThreadPoolWrapper.h，并不是很好用

渲染

渲染线程

UE的游戏线程和渲染线程分离（事实上现在基本所有引擎都这样），渲染线程是游戏线程的“附庸”

在引擎Init时，会调用StartRenderingThread函数，启动渲染线程

该函数主要做：

创建渲染线程
从TaskGraph中取任务
注册渲染线程
注册Trick

运行

渲染线程的主要执行内容在RenderingThreadMain中，游戏线程可以通过EQUEUE_Render_COMMAND等宏命令向渲染线程的TaskMap中添加渲染任务，渲染线程提取这些命令后将其添加到RHICommandList中，最后传递到GPU中

RHI

RHI（Render Hardware Interface），对图形库的一种封装，以供上层使用

	UE5中含义
FRenderResource	渲染线程中的资源，如贴图、顶点buffer、顶点id
FRHIResource	GPU侧的资源，如Texture2D、3D、Cube
DynamicRHI	所有图形API适配器的基类
RHI
RHIContext	RHI命令上下文
RHICommandList	RHI指令队列
FRHICommandListExecutor	将RHI指令翻译为图形API

多线程

DX11

DX11尝试从硬件层面解决多线程渲染，提供了两种设备上下文：即时上下文（Immediate Context）和延迟上下文（Deferred Context）

延迟上下文多线程并行，最后将生成的CommandList归约到即时上下文中，由即时上下文Execute

对于某些支持硬件级加速的驱动，延迟上下文可以将CommandList也直接提交给图形驱动

DX11的多线程，感觉就是一种简单的异步，仅仅是加速了指令录制，减少了等待

DX12

取消了DX11的渲染上下文，不再使用DrawCall，而是直接使用CommandList来调用图形驱动

DX12渲染线程并行进行指令录制，生成一些命令列表（CommandList）
然后将这些命令列表提交给命令队列（CommandQueue）中
命令队列根据指令类型，将指令放入不同的GPU引擎中

命令队列有三种：复制队列（Copy Queue）、计算队列（Compute Queue）、3D队列

GPU引擎有三种：复制引擎、计算引擎、3D引擎

命令队列和GPU引擎都可以并行执行

渲染管线

物理

UE5使用Chaos替代PhysX作为新的物理引擎

Chaos	PhysX
基于位置（PBD）	基于速度
支持大世界坐标（LWC）	不支持
支持网络同步	不支持

异步

UE5可以启用异步物理模拟，物理线程会作为单独的线程运行（类似渲染线程）

由于是独立线程，物理模拟可以以固定的间隔运行，既可以提高精确度，也方便C/S网络同步

但开启异步后物理线程无法即时获取游戏线程的输入，有可能影响游戏逻辑

功能

布料
破坏
载具
场

PBD

论文

大世界

World partition

大象无形UE笔记

UE学习笔记

基类

UObject

反射

Actor

Component

通讯

Pawn

Charactor

Controller

命名原则

对象

创建对象

UObject

创建

反序列化

释放消亡

蓝图

引擎基础功能

正则表达式

路径

XML

JSON

文件

GConfig

UE_LOG

字符串

图片

模块

模块

UBT

UHT

引擎核心

内存分配

引擎初始化

主循环

并发并行

渲染

渲染线程

运行

RHI

多线程

DX11

DX12

渲染管线

物理

异步

功能

PBD

大世界