Aery的UE4 C++游戏开发之旅（1）基础对象模型

目录

• UObject
• Actor种类
  • AActor
  • APawn（可操控单位）
  • AController（控制器）
  • AGameMode（游戏模式）
  • AHUD（HUD）
  • ...
• Component种类
  • UActorComponent（基本组件）
  • USceneComponent（场景组件）
  • UChildActorComponent（子演员组件）
  • UStaticMeshComponent（静态网格组件）
  • ...
• 总结
• 参考

引擎版本:Unreal Engine 4.22

UObject

UE4的最基础类型是UObject，它提供了如下功能：

• GC机制（垃圾回收机制）
• 引用自动更新
• 运行时类型识别
• 反射机制
• 序列化
• 自动检测默认变量的变更
• 属性自动初始化
• UE4编辑器的自动整合
• 网络复制
• ...

这样当我们编写需要使用以上功能的类时，继承一下UObject即可。

后面要讲的Actor和Component便是这样做的。

更多功能或细节，可参考源文件Engine\Source\Runtime\CoreUObject\Public\UObject\Object.h

Actor种类

每个游戏引擎都会有一个非常重要的游戏对象类型，在cocos2d-x里是Node（节点），在Unity3D里是GameObject(游戏对象)，而在UE4里，这个重要的角色则是Actor（演员）。

可能在UE4引擎设计者的眼里，游戏世界是一个舞台，把各个Actor放置在舞台上面，便能展现出一出好戏。

在UE编辑器的World Outliner窗口可以看到当前场景的所有Actor实例：

AActor

AActor类是可以放到游戏场景中的游戏对象的基本类型，另外它更强大的能力是可以挂载组件（Component）。

组件提供功能，想让一个实体Actor拥有更多的功能就可以通过挂载不同的组件实现。

可以看到AActor继承于UObject，然后再派生出各式各样的Actor类（例如APawn）。这是因为舞台需要放置各式各样的演员，而在UE4的世界观里，演员不仅包含游戏世界里的角色、NPC、载具，还可以是一间房子、一把武器、一个掉落的苹果，甚至一个抽象的游戏规则、看不见的玩家控制器...

你如果想放置任何有实质作用的东西到游戏场景中，应该继承AActor类。

APawn（可操控单位）

简单来说，APawn类是一个代表可被控制的游戏对象（玩家角色、怪物、NPC、载具等），它继承于AActor。

对于开发者，每次创建Pawn都得从Pawn类继承，然后写各种各样的实现/添加各种各样的组件。

于是UE4提供了几个派生类作为模板，以便快速编写自己的Pawn。

• ADefaultPawn （默认的可操控单位）

  DefaultPawn继承于APawn，是一个默认的Pawn模板。它默认带了一个DefaultPawnMovementComponent、SphericalCollisionComponent和StaticMeshComponent。

• ASpectatorPawn（观察者）

  SpectatorPawn继承于APawn，是适用于观战的Pawn模板，拥有摄像机“漫游”的能力。它实际就是提供了一个基本的USpectatorPawnMovement（不带重力漫游），并关闭了StaticMesh的显示，碰撞也设置到了“Spectator”通道。

• ACharacter（角色）

  Character继承于APawn，是一个包含了行走，跑步，跳跃以及更多动作的Pawn模板。它含有像人一样行走的CharacterMovementComponent，尽量贴合的CapsuleComponent，再加上骨骼上蒙皮的网格。

AController（控制器）

AController继承于AActor，Controller通过接受玩家的设备（键盘、鼠标等）输入或者被AI输入来控制Pawn。实际上一个Pawn可以被多个Controller操控（例如载具可由一个玩家驾驶，另一个玩家操控车顶机枪），也可以切换Controller（例如，完成一段剧本演出时，玩家不能控制主角，而交由剧本脚本控制。)

• APlayerController（玩家控制器）

  APlayerController继承于AController，负责接受玩家设备输入从而控制Pawn，它提供了Camera（控制玩家视角）、设备输入处理、关联UPlayer、显示HUD等功能、切换Level...

• AAIController（AI控制器）

  AAIController继承于AController，负责提供AI从而控制Pawn，它提供了导航网格寻路、AI行为树、Task系统...

AGameMode（游戏模式）

AGameMode继承于AActor，这是一个很重要的类。因为一个GameMode定义了游戏的规则（例如如何得分或者其他方面的系统逻辑内容），我们经常需要继承于它编写自己游戏的全局规则/全局游戏逻辑。

由于游戏逻辑规则往往是单例的，我们可以通过UGameplayStatics::GetGameMode这个静态函数来获取GameMode的实例：

   AMyGameMode* MyGameMode;
   //得到自己定义的AMyGameMode实例
   MyGameMode = Cast<AMyGameMode>(UGameplayStatics::GetGameMode(this));

此外GameMode默认是不打开每帧调用Tick事件的，这里我就被坑了下。

AHUD（HUD）

AHUD继承于AActor，它是平面显示界面，就是平时我们玩3D游戏提供给玩家的2D菜单界面。AHUD类提供了渲染文字、贴图、矩形和材质的渲染，创建后也可以通过蓝图来编辑界面。

...

Component种类

随意点击一个Actor，可以查看该Actor的所有Component（组件）：

UActorComponent（基本组件）

UActorComponent继承于UObject，是最基本的组件类型。不过需要注意的是，它没有Transform，也没有提供嵌套包含其他Actor组件的功能。

这是因为在UE看来，Actor并不只是3D世界中的表示，一些不在世界中展示的“不可见对象”也可以是Actor，比如AInfo等，所以这些Actor的组件也就没有自带Transform了。

USceneComponent（场景组件）

继承于UActorComponent，它封装了Transform来表示其位置。所以需要位置表示的Actor就可以向Actor中添加SceneComponent作为其RootComponent（例如APawn就自动创建了SceneComponent）。

与此同时，得益于Transform（可以计算相对位置），SceneComponent可以允许嵌套包含其他Actor组件（例如一个人体组件包含身体组件，一个身体组件又可以包含手组件）。

实际中大部分的Actor是有Transform的，所以我们会经常设置获取它的坐标。常理来说，我们的需要先获取下SceneComponent,然后才能操作其Transform等相应接口。但是这样太过繁琐，因此UE为我们直接提供了基于Actor的接口，如(Get/Set)ActorLocation，但其实这些接口内部也是转发到RootComponent的。

同理，Actor能接收处理Input事件的能力，其实也是转发到Actor内部的UInputComponent* InputComponent;

UChildActorComponent（子演员组件）

继承于USceneComponent，提供了Component之下再叠加Actor的能力,担负着Actor之间互相组合的胶水。这货在蓝图里静态存在的时候其实并不真正的创建Actor，而是在之后Component实例化的时候才真正创建。

UStaticMeshComponent（静态网格组件）

继承于USceneComponent，是一个静态网格组件，也就是提供一个静态网格物体的渲染效果/物理碰撞等。

...

总结

实际上，UE4的Actor-Component系统就与Unity3D的GameObject-Component系统很相似。

一个游戏场景里摆放若干个演员（Actor），每个演员虽然空无一物（没穿衣服），但是可以通过给它添加不同的服饰、台词等（Component）从而展现出很多不同的性质，从而呈现出一款精彩的游戏舞剧。

而Actor的各种派生类实际上只是Acotr加上提前准备好这些特定的服饰台词，简单来说就是提供一种特殊演员的模板。

简要的UObject-Actor-Component UML类图：

参考

• 虚幻引擎4 官方文档 | 中文文档
• 《Inside UE4》 - 知乎 | 大钊
• UE4对象系统_UObject&UClass - 简书 | 蛋求疼

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博主最近在通过UE4捣弄关于地形生成的DEMO，顺便学习UE4，因此接下来还会有几篇UE4笔记和地形生成研究的博客，敬请期待:)

至于笔记博客的标题，算是致敬笨木头前辈的《cocos2d-x游戏开发之旅》吧。

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