InsideUE4
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《InsideUE4》基础概念

《InsideUE4》基础概念

创建测试项目

接上文的准备工作,双击生成的UE4Editor.exe,选择创建测试C++空项目Hello(以后的源码分析都会基于该最简单的项目)


项目文件结构

VS项目和文件目录:

可以看到,Config目录里带着3个最主要的配置,Editor,Engine,Game。代码方面自动生成了用于编译系统的3个.cs文件,C++代码方面生成了一个Hello "Game Module",和HelloGameMode。
文件目录:

  • Binaries:存放编译生成的结果二进制文件。该目录可以gitignore,反正每次都会生成。
  • Config:配置文件。
  • Content:平常最常用到,所有的资源和蓝图等都放在该目录里。
  • DerivedDataCache:“DDC”,存储着引擎针对平台特化后的资源版本。比如同一个图片,针对不同的平台有不同的适合格式,这个时候就可以在不动原始的uasset的基础上,比较轻易的再生成不同格式资源版本。gitignore。
  • Intermediate:中间文件(gitignore),存放着一些临时生成的文件。有:
    • Build的中间文件,.obj和预编译头等
    • UHT预处理生成的.generated.h/.cpp文件
    • VS.vcxproj项目文件,可通过.uproject文件生成编译生成的Shader文件。
    • AssetRegistryCache:Asset Registry系统的缓存文件,Asset Registry可以简单理解为一个索引了所有uasset资源头信息的注册表。CachedAssetRegistry.bin文件也是如此。
  • Saved:存储自动保存文件,其他配置文件,日志文件,引擎崩溃日志,硬件信息,烘培信息数据等。gitignore
  • Source:代码文件。

编译类型

很多人在使用UE4的时候,往往只是依照默认的DevelopmentEditor,但实际上编译选项是非常重要的。
UE4本身包含网络模式和编辑器,这意味着你的工程在部署的时候将包含Server和Client,而在开发的时候,也将有Editor和Stand-alone之分;同时你也可以单独选择是否为Engine和Game生成调试信息,接着你还可以选择是否在游戏里内嵌控制台等。

依照官方介绍

每种编译配置包含两种关键字。第一种表明了引擎以及游戏项目的状态。第二个关键字表明正在编译的目标

组合的各种情况:

所以为了我们的调试代码方便,我们选择DebugEditor来加载游戏项目,当需要最简化流程的时候用Debug来运行独立版本。


命名约定

客观来说,相比其他引擎的源码,UE4的源码还是非常清晰的,模块组织也比较明了。但阅读源码的学习曲线依然陡峭,我想有以下原因:
1. UE4包含的模块众多,拢共有几十个模块,虽然采用了Module架构来解耦,但难免还是要有依赖交叉的地方,在阅读的时候就很难理清各部分的关系。
2. UE4的功能优秀,作为业界顶尖的成熟游戏引擎,在一些具体的模块内部实现上就脱离了简单粗暴,而是采用了各种设计模式和权衡。同时也需要阅读的人有相关的业务知识。比如材质编辑器编译生成Shader的过程就需要读者拥有至少差不多的图形学知识。
3. 被魔改后的C++,UE4为了各平台的编译和其他考量(具体以后说到编译系统的时候再细讨论),对标准的C++和编译,进行了相当程度的改造,在UHT代码生成和各种宏的嵌套之后,读者就很难一下子看清背后的各种的机制了。

但万丈高楼平地起,咱们也可以从最简单的一步步开始学起,直到了解掌握整个引擎的内部结构。
在阅读代码之前,就必须去了解一下UE4的命名约定,具体的自己去查看官网文档,下面是一些基本需要知道的:

  • 模版类以T作为前缀,比如TArray,TMap,TSet UObject派生类都以U前缀
  • AActor派生类都以A前缀
  • SWidget派生类都以S前缀
  • 抽象接口以I前缀
  • 枚举以E开头
  • bool变量以b前缀,如bPendingDestruction
  • 其他的大部分以F开头,如FString,FName
  • typedef的以原型名前缀为准,如typedef TArray FArrayOfMyTypes;
  • 在编辑器里和C#里,类型名是去掉前缀过的
  • UHT在工作的时候需要你提供正确的前缀,所以虽然说是约定,但你也得必须遵守。(编译系统怎么用到那些前缀,后续再讨论)


基础概念

和其他的3D引擎一样,UE4也有其特有的描述游戏世界的概念。在UE4中,几乎所有的对象都继承于UObject(跟Java,C#一样),UObject为它们提供了基础的垃圾回收,反射,元数据,序列化等,相应的,就有各种"UClass"的派生们定义了属性和行为的数据。
跟Unity(GameObject-Component)有些像的是,UE4也采用了组件式的架构,但细品起来却又有些不一样。在UE中,3D世界是由Actors构建起来的,而Actor又拥有各种Component,之后又有各种Controller可以控制Actor(Pawn)的行为。Unity中的Prefab,在UE4中变成了BlueprintClass,其实Class的概念确实更加贴近C++的底层一些。
Unity中,你可以为一个GameObject添加一个ScriptComponent,然后继承MonoBehaviour来编写游戏逻辑。在UE4中,你也可以为一个Actor添加一个蓝图或者C++ Component,然后实现它来直接组织逻辑。 UE4也支持各种插件。
其他的下篇再一一细说。


编译系统

UE4支持众多平台,包括Windows,IOS,Android等,因此UE4为了方便你配置各个平台的参数和编译选项,简化编译流程,UE4实现了自己的一套编译系统,否则我们就得接受各个平台再单独配置一套项目之苦了。
这套工具的编译流程结果,简单来说,就是你在VS里的运行,背后会运行UE4的一些命令行工具来完成编译,其他最重要的两个组件:

  • UnrealBuildTool(UBT,C#):UE4的自定义工具,来编译UE4的逐个模块并处理依赖等。我们编写的Target.cs,Build.cs都是为这个工具服务的。
  • UnrealHeaderTool (UHT,C++):UE4的C++代码解析生成工具,我们在代码里写的那些宏UCLASS等和#include "*.generated.h"都为UHT提供了信息来生成相应的C++反射代码。

一般来说,UBT会先调用UHT会先负责解析一遍C++代码,生成相应其他代码。然后开始调用平台特定的编译工具(VisualStudio,LLVM)来编译各个模块。最后启动Editor或者是Game.
更细的留待“编译系统”再细细讨论

引用

  1. BuildConfigurationsReference
  2. UE4 Terminology

上篇:《Inside UE4》开篇

下篇:《Inside UE4》GamePlay架构(一)Actor和Component


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知乎专栏:InsideUE4

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编辑于 2016-12-22

文章被以下专栏收录

    希望从最最底层的C++源码剖析,到最最上层的蓝图节点,力求解释清楚各个模块选项的内部运作机理,游戏引擎的设计理念和权衡。知其然,更要知其所以然。