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
  • 网络传输
  • ...

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:

Aery的UE4 C++游戏开发之旅(1)基础对象模型_第1张图片

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。

Aery的UE4 C++游戏开发之旅(1)基础对象模型_第2张图片

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(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):

Aery的UE4 C++游戏开发之旅(1)基础对象模型_第3张图片

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。

Aery的UE4 C++游戏开发之旅(1)基础对象模型_第4张图片

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:

Aery的UE4 C++游戏开发之旅(1)基础对象模型_第5张图片

参考


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

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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