虚幻4随笔三从UE3到UE4

笔者有幸参与过两个UE3项目，完全不同的使用方法，总共用了5、6年。引擎学习最好还是能参与项目，自己看的话往往容易纠结到一些细节上去，而引擎之所以是引擎，重要的恰恰是在容易被人忽视的工作流上。单从细节上看，UE3的代码很多地方并不完美，甚至有些奇怪，但是一旦做到工作流上，就会发现整个UE3工作流的强大之处。
先回顾一下UE3系统的一些结构要点，权当做个记录，看看UE4在这些方面有什么不同，作为我们接下来读码的突破口。
如果真心想要学习这个引擎，最好还是能用它来做做项目，项目不分大小，只论完整程度，笔者短时间内看来是没机会了。

1、BuildTools
UE4除了工具和插件外，本体不分工程了，UE3的核心部分最后分了Core、Engine、Editor、WinDrv、Network、Renderer等十数个工程，UE4就一个UE4工程。但工程归工程，编译时还是分得很开的。

而且这个工程猜测是靠BuildTools来生成出来的（一开始那个bat）。看起来，散落在各个文件夹下的.cs文件就像CMakeList.txt那样，它们才是整个工程的组织核心。
事实上从UE3时代，就可以完全脱离Visual Studio IDE来工作了，UE3的工程本身都已经不再是典型的VC工程，代码编完后，实际上最后执行的是Build.bat、调用UnrealBuildTools.exe来编译，所以要改工程设置，也是需要去修改UnrealBuildTools工程的。
** 估计，如果要改工程组织结构，增加文件什么的，也需要维护这个.cs文件吧。这个可能得等做做才知道了。
不过应该可以看出来，UE4这里是为了支持项目和引擎分离而进行的。

2、Core
个人观点，UE3的Core重点是下面几个部分：
作为整个虚幻构架基础的UObject和由一大堆宏和各种Classes.h这套组织结构反射系统——围绕它的包括GC、UObject与UnrealScript的互操作性、与编辑器的互操作性、自动序列化、对象克隆等。这个非常重要，整个虚幻体系的核心就是这一套东西，如果前面不注意的话，后面迟早会在这里栽点跟头。

序列化和统一具名访问：ULinkLoader，起这个名字可能主要是因为加载的时候，它会自动分析Object的引用链，并且根据需要继续往下加载。另外，所有虚幻的Object都会有自己独一无二的具名路径，例如xxx.umap:persistentLevel.Pawn_0，xx.Material.Material_0，任何时候，只要使用LoadObject、FindObject并传入这些名字，就可以访问到对应的对象。这个在编辑器的维护中是相当方便的一个底层特性。甚至，这个具名路径还可以访问到脚本中的类、内置模板资源等等。

MakeCommandlet和UC脚本核心：Core中间编码了整个Unreal Script的编译和运行时环境。Unreal Script编译过程中会生成相应工程的Unreal Script/C++互操作文件：xClasses.h以及一堆自动生成的方法和调用。编译后的结果是.u文件，其实同时就是跟.upk资源文件一样的格式——虚幻2不清楚，但至少从虚幻3时代开始，资源和脚本就被当作是同一个东西，脚本是可执行的资源，资源是不可执行的脚本。另外与此相关的就是一套调试器——很多人用了半天虚幻3却不知道虚幻脚本是可以调试的……AutoDebug命令行或者ToggleDebugger指令搜一下，印象中调试器的核心接口是基于UDebuggerCore还是UDebuggerInterface这个类。VS装nFringe插件后、或者自带的UDE都可以对脚本进行调试。

状态机：脚本的特殊语法，状态机是在脚本类内部的概念，每个状态可以重载脚本类某些函数的实现，这样当状态切换到这个状态的时候，就只是执行状态内的函数而非脚本类的函数本身。Actor和Controller里大量用到。

Latent：脚本的特殊语法，基本类似于不通过连线的Kismet，latent类似于Erlang这样的Coroutine语言，每个语句都是步骤而非过程，步骤可能会花很多帧去执行，执行完毕后接着进行下个步骤，传统语言的过程只能当前帧执行完毕。

其它就是一系列的数学库、内存管理、辅助函数。内存管理比较有意思，一开始看总觉得问题较大，当时组里的内存专家Aman Jiang老师实际打出来报告后发现这块儿管的还是很不错的，碎片率远低于我们的预期。

3、Engine
相当庞大的集合，个人观点，重点在于：
Actor-Component体系：组件化结构的虚幻版，组件化现在应该是大多数引擎的标配了吧？这块儿可以说中规中矩，主要组件还是得花心思去看看，否则极易在接口调用顺序乱掉的情况下发生问题。渲染器与游戏上层逻辑通过Component来接口，提供新的渲染技术后，只需要做一个对应的Component就可以了——SpeedTree什么的就是这么集成进来的。

Game-Player-Controller体系：Game Mode决定了当前关卡的游戏玩法，一个关卡可以有不同的游戏玩法——对于FPS你可以想象虚幻竞技场中的很多地图都同时支持Free for all、夺旗、Team计分。对于网络游戏，你可以想象一个关卡资源可以用来做战场、也可以用来做副本。Player是所有IO的总入口，一般一个游戏只有一个Player，就是Local Player。主机游戏可以设计同时存在两个Player的场合，可以用分屏显示来分离各自的IO。进入地图后，会针对当前地图生成Controller，来实际从Player截获输入和部分输出操作，并真正影响到游戏中。相应的概念还包括View（实际上的摄像机）、ClientViewport（游戏和编辑器窗口）。

Controller-Pawn体系：Pawn是可以被Controller控制的东西，Controller把IO和UI消息转化为对Pawn的操作，通知Pawn完成其功能，并把这些功能执行过程反馈给IO和UI。在游戏中可以切换Controller内部的不同状态，例如根据Pawn是在走还是在爬墙，把输入消息转化为对Pawn不同的指令。还可以切换Controller，比如进载具了，Controller一换就Ok。甚至技能中也可以切换Controller，比较经典的例子就是虚幻竞技场3里的榴弹炮：普通架起来的状态下打出的是一般炮弹，炮弹飞行过程中鼠标可以一直控制其方向，右键可以把这个炮弹展开使其定位在空中，然后你的视角一直停留在这个炮弹上，鼠标变成在地面选择一个区域，火炮变成一门发射榴散弹的大杀器，把致命散弹砸向这个区域。笔者接触过不少游戏的游戏系统了——不幸的是这个流程很少有系统能够不加大改地实现。AI也是一种Controller，操纵的是Bot这个特殊的Pawn，这块儿有兴趣也可以研究一下。

World-Level-Actor体系：World里存一堆Level，Level里存一堆Actor， Build后的光照跟Level走，Level是关卡部分的资源单位。但场景图根是World里的Hash，虚幻3里是个八叉树实现。World里实现了基本的场景功能，角色的走跑、悬崖边缘的检测、走到碰撞体前被挡住、碰撞体位置变化时导致自己上面放置的其它碰撞体变化……你如果有自己的场景需求，可以修改World里面的这个部分。注意，在虚幻3里场景和物理虽然有关，但是本质上还是分离的，引擎提供了默认的整合方式，但你可以在Actor里重新控制这种整合。

资源体系：没什么好说的，Material、Texture、各种Mesh、Particle。Material连线球很赞，但是跟渲染Stage有较深的关联，笔者试图做过一个自以为比他更好的，跟Stage可以一定程度脱耦的材质连线球系统——但是最终发现材质这东西根本上还是离不开渲染Stage，什么都想控制的结局一定是什么都控制不过来。
渲染体系：就不说什么了吧，Deferred Lighting的Stage体系，网上的文章海了去了，做图形的这个早就抛脑后了吧。最近一两年的版本支持了Deferred Shading。这套Stage的低端化替换还是很方便的——毕竟现在需要考虑到游戏可能更多是会在intel HD 3000/4000这种显卡上跑的可能性了。

4、UnrealEd
编辑器……怎么说呢，这个没法按体系来了，太多了，有些精品也有些糟粕，反正编辑器这东西，没法说，需要扩展的时候自己去改吧。
注意属性编辑器是如何发挥反射的强大效力的。
有些细节问题，实际做了可能会遇到：拷贝对象时，有些属性是引用的（一般的Object属性不加任何描述），有些是复制的（editinlinenew、instance和duplicate），有些是舍弃的（transient）。还有就是虚幻比较喜欢用Prototype + Clone的方式来实现Template-Instance这种需求，典型的例子是Animation Tree和Prefab，实例都是直接从资源拷贝出来的。主要是因为UE3的反射外围有一个比较强大的Clone系统，但是前提是您得对刚刚列举的那些关键字比较熟悉，否则为这些系统扩展时就比较容易遇到问题。
多说一句：编辑器选物体用的是把物体的ID渲到一张Render Target上再去这个Render Target上查找鼠标点Id的做法，叫HitProxy，如果你的游戏想支持像素点选，可以参考这个东西，很容易就能把这个Stage集成到游戏Stage里。

5、其他工程
就没什么好说的了：
渲染器：Renderer，DX9、DX10、DX11、OpenGL的实现都有，DX10只有一个版本昙花一现。
平台库：以XXXDrv为名，例如WinDrv。主要提供平台方法，没什么好说的。
网络库：IpDrv、Channel什么的，也没什么好说的。

网游的开发者很喜欢自己构造上层，我参与的第一个UE项目就是这么做的，实际上最后做出来的上层后来看来比虚幻的整个上层体系差的太远。第二个项目笔者就一直推动着在虚幻框架上的小修小改。最后能实现什么呢？能实现在编辑器里根服务器通信，编辑器调整完Kismet连线图、资源、布怪点后，不用退出，直接就可以启动开发服务器，然后在编辑器内测试刚刚自己做的东西对不对，可惜因为资金原因没做下去，两年前这个级别的工具集成，不知道有多少人做到了？至少我现在在这个项目里还没能推广到，也不可能推广到那个程度（笔者鼻子翘起来了~*^_^*）。不过未来不需要再弄了——看看虚幻4的Blueprint，可以考虑这个级别的集成了。

笔者一直认为，虚幻3强大的地方不在于他的图形，而是在于这套强大而稳固的结构和迅速的工作流，而当你握这套结构和工作流后，笔者发现所有引擎在自己的面前索然无味，图形虽然还在追求，但已经退居次席了，而自己重新去做引擎的冲动则不断降低，直至完全消失。
用虚幻一定要首先明白一个原则，就是这是个解决方案式引擎，不是OGRE那样的图形工具库，所以你的所有改动一定要符合虚幻的基本结构假设，否则你只是在给自己找麻烦。但是，相信我，符合这些基本的结构假设一点不会让你的自由度降低，你的控制能力把控能力还是相当强的——不信你看，笔者上面列举的框架部分，有哪个是会影响你的发挥的？M——World-Actor、V——Player、C——Controller，哪一环是可以省略的？当然，如果您的体系结构设计的比这个还好，那真的很恭喜您了，一山更比一山高，笔者只能感叹于自己的时运不济了……

这两天还是在看例子，看几个Blueprint的例子，顺便回想一下UE3的那些事儿。最近的紧张局面可能会延续到4月中旬，届时才有可能有更多时间来看UE4。目前感觉变化还是挺大的，不过，喜在框架方面的改动似乎很有限。
从另一个方面，也证明了UE3的这套游戏上层逻辑框架，是多么地稳固和强大。