unreal 的初步认识

「爱情、让人受尽委屈。」 2022-06-17 00:41 256阅读 0赞

# 游戏结构 #

我们来玩玩引擎吧，先来来说一说一个普通虚幻游戏的框架吧（好对照着引擎说）  
![这里写图片描述][GameFramework.jpg]  
上图是我在ununreal 官网抓下来的。现在我们来梳理一遍。可以看见 一个游戏（Game）的核心是游戏模式（GameMode）和游戏状态（GameState）。他们决定了游戏怎么玩（准确说怎么结束）。之后我们看见他把一个玩家控制器（PlayController） 加入（join）进去了，而这个控制器他控制（possess）着Pawn（不知道怎么翻译，暂且认为旗子吧）。而这个Pawn也可能是有AI控制器控制着（AIController）。再来看看玩家控制器中还有一个包含（Contains）这玩家界面（HUD），输入（input），玩家相机管理器（PlayerCameraManger）。

# 引擎的初步认识 #

![这里写图片描述][SouthEast]  
**Viewport**  
上图红色区域叫做**Viewport**，他实时显示着我们的游戏世界，一下是操作，请自己试试

*  鼠标左,右键的拖拽和两个键一起拖拽
 *  像上面那样按住鼠标按键之后我们可以按q,w,e,a,s,d,z,,c建
 *  alt 建+鼠标左，右键拖拽
 *  鼠标左键选择好ViewPort中的物体之后按**F**键会把窗口聚焦到该物体上。

**World Outliner**  
绿色的**World Outliner** ，显示这我们游戏世界（Viewport）中所有的东西，无论是看得见还是看不见。

**Content Browser**  
黄色区域**Content Browser**对应这游戏工程在硬盘中的Content文件夹下的文件结构。**file->open project->右键某个工程->show in explorer**

**modes**  
蓝色**modes** 窗口，是一些预设的东西，你可以把想要的东西拖拽到ViewPort中，这样World outliner中也会出现该东西。

**Details**  
其实右下角还有一个窗口 **Details** ，当你在在world outliner 或者Viewport中选择了相应的东西之后，Details 就会显示该物件的详细信息，因为我们没有选择任何东西，所以上图时空的。

tips：  
如果你不小心把上面的窗口给关闭了，可以在左上角菜单栏**window**中找到所有窗口

我们都知道unreal engine 是用c++最为开发语言的，而c++虽然很强大，但是因为c++编译语言的特性导致一些开发效率上的问题。所以epic 在开发unreal 的时候给他开发了很多有用的工具可以解放很多生产力。而这些工具放心使用的前提是你要遵守unreal 代码的书写规范。我会在以后陆续归纳其中的规则。

# 类命名前缀 #

虚幻引擎为您提供在构建过程中生成代码的工具。这些工具的使用必须遵循一些类命名规则。如命名与规则不符，将触发警告或错误。下方的类前缀列表说明了命名的规则。

派生自 Actor 的类前缀为 A，如 AController。  
派生自 对象 的类前缀为 U，如 UComponent。  
枚举 的前缀为 E，如 EFortificationType。  
接口 类的前缀通常为 I，如 IAbilitySystemInterface。  
模板 类的前缀为 T，如 TArray。  
派生自 SWidget（Slate UI）的类前缀为 S，如 SButton。  
其余类的前缀均为 字母 F ，如 FVector。（为什么以F开头 [官方给了链接 ][Link 1]）

# UObject和AActor #

UObject和AActorn的是c++类名，名字遵循之前讲的**类命名前缀**  
UObject很像java 中的Object类，是Unreal engine 中绝大数类的父类，然而UObject类还不是根类，他”上面“还有 UObjectBaseUtility， UObjectBaseUtility”上面“还有UObjectBase。但是相对于UObjcet的父类来说，UObject是Unreal engine 最小的 ”单位“了，就像细胞内部其实还有东西，但是相对于人体来说我们可以把细胞看成最小的单位。这样你说你可能还是觉得有点抽象，那么我们来看看作为最为最小”单位“UObject能完成什么工作吧。（官方给的）

*  垃圾回收
 *  引用更新
 *  映象
 *  序列化
 *  默认属性变化自动更新
 *  自动属性初始化
 *  自动编辑器整合
 *  运行时类型信息可用
 *  网络复制

你可能不知道上面各项具体意思，没关系我也不知道。但是我们可以知道，官方认为上面的功能是Unreal engine 中每一个“东西”都可以有，但是不一定有的，所以就把这些功能写在了UObject类中了。

现在来看看AActor。字面意思“演员”，但是不要被它迷惑，其实它是**能被放入游戏世界场景的所有游戏性对象的基础类**（不论能不能看见）。其实官方给了一个更好的解释，**“AActor是一堆UActorComponent的容器”** 现在你可能不知道什么是UActorComponent，没关系以后你自然会知道。还有一点很重要**AActor继承自UObject**，所以一个AActor也是一个UObject。

知道这些之后我们就可以在来玩一玩unreal了。下面其实是一个官方案例，我觉得很不错就拿他来说一说了（其实就是懒）

首先我们要新建一个AActor，  
在content Browser 中-> Add New->New C++ Class  
![这里写图片描述][SouthEast 1]  
然后你会看见Actor，注意不是AActor，为什么会这样呢，因为unreal 在设计时就定了一个小目标，那就是无论你是不是程序员都可以来开发游戏，  
所以写程序的人和设计游戏的人工作环境时相互独立的（visual studio 和unreal engine），程序员在visual studio 写的代码必须遵循之前所说的**类命名前缀**，之后官方开发的”小“工具就会把这些类的名字前缀在unreal engine中给屏蔽掉，所以设计人员在unreal engine 中看见的都是没有类命名前缀的代码。事实上官方为了设计分离还做了一个叫做**blueprint**的东西，  
好了回到之前的话题，选择它在选择Next，之后就是起名，我就起一个”FloatingActor“，路径就不要碰了（除非用文件夹分类）。不然会出现意想不到的错误（比如 ，必须在Source目录下才能存储我们创建的类）。然后 Create Class。之后会出现自动启动Visual studio 。  
tips：  
如果你 因为不可抗逆原因打不开的话，你可以unreal工程文件夹下，有一个以你工程名命名.sln结尾的文件，用visual studio 点开它 然后在Games-> Source->工程名 ，也会出现你AActor

![这里写图片描述][SouthEast 2]

# Hot Reloading #

现在来说一说Hot Reloading 。这是个什么东西呢。我们都知道c++是一个需要编译的语言，解决方案分为两个你部分一个Engine，一个Game。Engine就是我们的unreal engine的本体了，也就是我们之前的操作界面，当我们编译运行上面代码时，会把unreal 引擎和我们的游戏代码一起编译运行（不信你可以试试）那么问题就来了，如果每一次我们修改代码都要编译一次。我的天，那么每一次都要关掉之前的界面，在打开编译的界面。于是hot reloading技术就诞生了。在unreal界面仍在运行时直接以普通方式从 Visual Studio 或 Xcode 进行编译。unreal 界面将检测到新编译的 DLL 文件是否修改并即时重载变更！当我们修改完代码我们可以  
![这里写图片描述][SouthEast 3]  
然后就出现  
![这里写图片描述][image_6.jpg]  
这样我们的unreal 就会自动更新我们编译之后的代码了  
或者  
![这里写图片描述][image_7.jpg]  
也可以完成上面的效果

回到之前，我们创建完floatingActor 我们就会在unreal 的content browser中看见  
![这里写图片描述][SouthEast 4]

# unreal property system （reflection） #

接着我们回到visual studio中，先看我们

//防止多次include 
    #pragma once
    //AActor定义在一下头文件中，看起来像文件夹结果，其实就是
    #include "GameFramework/Actor.h"
    //很重要单独说
    #include "FloatingActor.generated.h"
    //很重要单独说
    UCLASS()
    class STUDY_API AFloatingActor : public AActor
    {
    //很重要单独说
        GENERATED_BODY()
    
    public: 
        // Sets default values for this actor's properties
        AFloatingActor();
    
    protected:
        // Called when the game starts or when spawned
        virtual void BeginPlay() override;
    
    public: 
        // Called every frame
        virtual void Tick(float DeltaTime) override;
    
    
    
    };

学习过c++的人看见这个类，有一种似曾相识的感觉。但是又有一点不一样，因为这是编辑器给我自动生产的代码。很多代码的运转，都有底层的一些”小“工具（程序）来协同运转。而上面有很多代码都是写给这些“小”工具看的。下面我们一一道来。`#include "FloatingActor.generated.h"`这句预编译语句非常重要。想要解释我们必须知道一个叫做 unreal property system 又叫reflection，这个套系统为程序赋予运行时进行自我检查的能力。很像java 中的反射机制。翻译成大白话就是当我们的游戏程序跑起来的时候，让unreal知道类中都写了什么。当知道程序中写了什么之后。这写信息就可以被用于诸如 编辑器中的细节面板、序列化、垃圾回收、网络复制、以及蓝图与C++交互等功能。是不是很强大。上面你看见的宏 UCLASS()，GENERATED\_BODY()，这些宏标记了需要反射的东信息，当我们编译上述源代码时，UnrealBuildTool工具就会调用UnrealHeaderTool工具，UnrealHeaderTool工具会生成一些代码，~.generated.h，~.generated.cpp就是其生成的代码，其中包含了实现反射的详细代码。在C++定义内部它还包含一个GENERATED\_UCLASS\_BODY()的宏。GENERATED\_UCLASS\_BODY() / GENERATED\_USTRUCT\_BODY()在需要反射的类或者结构体里面是必要的，因为它们会加入额外的函数和typedef到类的内部。这方面的内容有很多我暂时也不懂，不想因为这个打乱学习接着只能不求甚解了，以后遇到会接着说。  
参考：  
[https://www.unrealengine.com/blog/unreal-property-system-reflection][https_www.unrealengine.com_blog_unreal-property-system-reflection]  
翻译：  
[http://www.cnblogs.com/ghl\_carmack/p/5698438.html][http_www.cnblogs.com_ghl_carmack_p_5698438.html]

# BeginPlay()，Tick(float DeltaTime) #

可以看见自动生成的代码覆盖了两个方法，BeginPlay()是一个事件，将告知您 Actor 已以可操作状态进入游戏中。现在便适合开始类的游戏性逻辑。Tick() 每帧调用一次，参数对应的时间量为自上次调用传入的实际运算时间。在此可创建反复逻辑。

现在我们来看看源代码

// Fill out your copyright notice in the Description page of Project Settings.
    
    #include "Study.h"
    #include "FloatingActor.h"
    
    
    // Sets default values
    AFloatingActor::AFloatingActor()
    {
        // Set this actor to call Tick() every frame. You can turn this off to improve performance if you don't need it.
        PrimaryActorTick.bCanEverTick = true;
    
    }
    
    // Called when the game starts or when spawned
    void AFloatingActor::BeginPlay()
    {
        Super::BeginPlay();
    
    }
    
    // Called every frame
    void AFloatingActor::Tick(float DeltaTime)
    {
        Super::Tick(DeltaTime);
    
    }

对于以项目名命名的头文件Study.h大家可以先忽略，如果像了解可以参考下面链接  
参考  
[http://www.cnblogs.com/wellbye/p/5837108.html][http_www.cnblogs.com_wellbye_p_5837108.html]

这个类只有一个可以说的`PrimaryActorTick.bCanEverTick = true;`。设置这个参数之后，就会不间断调用Tick函数，如不需要此功能，最好将其移除（设置为false），以节约少量性能开销。如要移除此功能，必须将构建函数中说明 tick 应该发生的代码行删除。

# AActor在世界的表现 #

现在我们会到unreal中，把我们创建FloatingActor拖到Viewport中  
![这里写图片描述][SouthEast 5]  
可以看见右边的**world outliner**中已经有我们的Actor，但是你在ViewPort中我们什么也看不见啊。先别急，我之前说过AActor是**能被放入游戏世界场景的所有游戏性对象的基础类**。但是还有一个更好的解释，\*\*“一堆component的容器”现在就是你理解这句话的意思的最好时候，现在请安下面图片进行操作

![这里写图片描述][WorldOutliner.png]

![这里写图片描述][AddStaticMesh.png]

![这里写图片描述][SetActorLocation.png]

![这里写图片描述][SouthEast 6]

现在来你应该知道了，AActor派生的类其实就是一个容器，而UComponent派生的类就是真正的功能模块，对于component以后会说，现在有一个了解就可以了。

现在我们我们回到Visual studio ，在floatingActor.h中加入下代码

.... float RunningTime; ....

在floatingActor.cpp加入下面代码

...
    void AFloatingActor::Tick(float DeltaTime)
    {
            Super::Tick(DeltaTime);
    
            FVector NewLocation = GetActorLocation();
            float DeltaHeight = (FMath::Sin(RunningTime + DeltaTime) - FMath::Sin(RunningTime));
            NewLocation.Z += DeltaHeight * 20.0f;      //把高度以20的系数进行缩放
            RunningTime += DeltaTime;
            SetActorLocation(NewLocation);
    
    }
    ...

然后像上面热重载章节所说的那样选择一种方法 来编译。之后点击ViewPort上面的Play 按钮浏览一下画面

![这里写图片描述][MovingCone.png]

Tips：  
shift+1或esc来退出

[GameFramework.jpg]: https://docs.unrealengine.com/latest/images/Gameplay/Framework/QuickReference/GameFramework.jpg
[SouthEast]: /images/20220617/41294431c2724ee981050275e841899f.png
[Link 1]: https://forums.unrealengine.com/showthread.php?60061-Unreal-trivia-What-does-the-F-prefix-on-classes-and-structs-stand-for
[SouthEast 1]: /images/20220617/6aa3a6e279ef4a28b5f858bc9a914843.png
[SouthEast 2]: /images/20220617/4e0f93be67654ef78d9c2f4c334ed609.png
[SouthEast 3]: /images/20220617/2be13da20f00420792cd9fb14ccf370a.png
[image_6.jpg]: https://docs.unrealengine.com/latest/images/Programming/Introduction/image_6.jpg
[image_7.jpg]: https://docs.unrealengine.com/latest/images/Programming/Introduction/image_7.jpg
[SouthEast 4]: /images/20220617/10663ff6e9d44f6fb2c62132b77d05a1.png
[https_www.unrealengine.com_blog_unreal-property-system-reflection]: https://www.unrealengine.com/blog/unreal-property-system-reflection
[http_www.cnblogs.com_ghl_carmack_p_5698438.html]: http://www.cnblogs.com/ghl_carmack/p/5698438.html
[http_www.cnblogs.com_wellbye_p_5837108.html]: http://www.cnblogs.com/wellbye/p/5837108.html
[SouthEast 5]: /images/20220617/3cd6d2dd5c1b4601ac5f98d3e99e7c69.png
[WorldOutliner.png]: https://docs.unrealengine.com/latest/images/Programming/QuickStart/4/WorldOutliner.png
[AddStaticMesh.png]: https://docs.unrealengine.com/latest/images/Programming/QuickStart/4/AddStaticMesh.png
[SetActorLocation.png]: https://docs.unrealengine.com/latest/images/Programming/QuickStart/4/SetActorLocation.png
[SouthEast 6]: /images/20220617/da82aaf217404a029dc29e9b8b4024dd.png
[MovingCone.png]: https://docs.unrealengine.com/latest/images/Programming/QuickStart/4/MovingCone.png