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Component大法好,谁用谁知道!!
1.1.1 创世(UObject)
1.1.2 造物(Actor)
1.1.3 赋能(Component)
Component大法好,谁用谁知道!!
1.1.1 创世(UObject)
话说创世之初,天下一片虚无,UE界的“盘古”大帝将身一伸,天即渐高,地便坠下。而天地更有相连者,左手执凿,右手持斧,或用斧劈,或以凿开。自是神力,久而天地乃分。二气升降,清者上为天,浊者下为地,自是混沌开矣。首生盘古,垂死化身,眼变日月,身化大地,后人为纪念其功勋,在UE中日月取名光照系统(Light),大地誉为UObject,即万物之始。
UObject提供了元数据、反射生成、GC垃圾回收、序列化、编辑器可见,Class Default Object等,其他几乎大部分类的原始基类都是UObject。
1.1.2 造物(Actor)
UE世界中有了山川大地之后,另一位大神“女娲”在世间游玩时顿感无聊,随抓来一抔土壤(UObject),创造出了一批活灵活现的万物(Actor),由UObject派生出的Actor,除了具备UObject的属性之外,拥有自己独特的一些特性,如:Replication(网络复制),Spawn(生生死死),Tick(有了心跳)。Actor无疑是UE中最重要的角色之一,组织庞大,最常见的有StaticMeshActor, CameraActor和 PlayerStartActor等。Actor之间还可以互相“嵌套”,拥有相对的“父子”关系。
其主要的Actor家族如下所示:
思考:为何Actor不像GameObject一样自带Transform?
我们知道,如果一个对象需要在3D世界中表示,那么它必然要携带一个Transform matrix来表示其位置。关键在于,在UE看来,Actor并不只是3D中的“表示”,一些不在世界里展示的“不可见对象”也可以是Actor,如AInfo,AHUD,APlayerCameraManager等,代表了这个世界的某种信息、状态、规则。你可以把这些看作都是一个个默默工作的灵体Actor。所以,Actor的概念在UE里其实不是某种具象化的3D世界里的对象,而是世界里的种种元素,用更泛化抽象的概念来看,小到一个个地上的石头,大到整个世界的运行规则,都是Actor.当然,你也可以说即使带着Transform,把坐标设置为原点,然后不可见不就行了?这样其实当然也是可以,不过可能因为UE跟贴近C++一些的缘故,所以设计哲学上就更偏向于C++的哲学“不为你不需要的东西付代价”。一个Transform再加上附带的逆矩阵之类的表示,内存占用上其实也是挺可观的。要知道UE可是会抠门到连bool变量都要写成uint bPending:1;位域来节省一个字节的内存的。
换一个角度讲,如果把带Transform也当成一个Actor的额外能力可以自由装卸的话,那其实也可以自圆其说。经过了UE的权衡和考虑,把Transform封装进了SceneComponent,当作RootComponent。但在权衡到使用的便利性的时候,大部分Actor其实是有Transform的,我们会经常获取设置它的坐标,如果总是得先获取一下SceneComponent,然后再调用相应接口的话,那也太繁琐了。所以UE也为了我们直接提供了一些便利性的Actor方法,如(Get/Set)ActorLocation等,其实内部都是转发到RootComponent。
/** Returns the location of the RootComponent of this Actor*/FORCEINLINE FVector GetActorLocation() const{return TemplateGetActorLocation(RootComponent);}/** Returns the rotation of the RootComponent of this Actor */FORCEINLINE FRotator GetActorRotation() const{return TemplateGetActorRotation(RootComponent);}templatestatic FORCEINLINE FVector TemplateGetActorLocation(const T* RootComponent){return (RootComponent != nullptr) " />1.1.3 赋能(Component) UE的世界纷繁复杂,光有一种Actor可不够,自然就需要有各种不同技能的Actor各司其职。在早期的版本中,每个Actor拥有的技能都是与生俱有,只能父传子,子传孙,一代代的传下去。随着游戏世界的越来越绚丽,需要的技能变得越来越多和频繁改变,这样一组合,唯出身论的Actor数量们就开始爆炸了,而且一个个也越来越胖,最后连UE这样的神也管理不了了。终于,到了后期版本中,Actor只提供一些通用的基本功能,而把众多的“技能”抽象成了一个个“Component”并提供组装的接口,让Actor随用随组装,把自己武装成一个个专业能手。看见UActorComponent的U前缀,是不是想起了什么?没错,UActorComponent也是基础于UObject的一个子类,这意味着其实Component也是有UObject的那些通用功能的。
思考:Actor和Component的关系是什么?
TSet OwnedComponents 保存着这个Actor所拥有的所有Component,一般其中会有一个SceneComponent作为RootComponent。
TArray InstanceComponents 保存着实例化的Components。实例化是个什么意思呢,就是你在蓝图里Details定义的Component,当这个Actor被实例化的时候,这些附属的Component也会被实例化。这其实很好理解,就像士兵手上拿着把武器,当我们拥有一队士兵的时候,自然就一一对应拥有了不同实例化的武器。但OwnedComponents里总是最全的。ReplicatedComponents,InstanceComponents可以看作一个预先的分类。一个Actor若想可以被放进Level里,就必须实例化USceneComponent* RootComponent。但如果你光看代码的话,OwnedComponents其实也是可以包容多个不同SceneComponent的,然后你可以动态获取不同的SceneComponent来当作RootComponent,只不过这种用法确实不太自然,而且也得非常小心维护不同状态,不推荐如此用。在我们的直觉印象里,一个封装过后的Actor应该是一个整体,它能被放进Level中,拥有变换,这一整个整体的概念更加符合自然意识,所以我想,这也是UE为何要在Actor里一一对应一个RootComponent的原因。
主要的Component如下所示:
ActorComponent下面最重要的一个Component就非SceneComponent莫属了。SceneComponent提供了两大能力:一是Transform,二是SceneComponent的互相嵌套。
思考:为何ActorComponent不能互相嵌套?而在SceneComponent一级才提供嵌套?
首先,ActorComponent下面当然不是只有SceneComponent,一些UMovementComponent,AIComponent,或者是我们自己写的Component,都是会直接继承ActorComponent的。但很奇怪的是,ActorComponent却是不能嵌套的,在UE的观念里,好像只有带Transform的SceneComponent才有资格被嵌套,好像Component的互相嵌套必须和3D里的transform父子对应起来。老实说,如果让我来设计Entity-Component模式,我很可能会为了通用性而在ActorComponent这一级直接提供嵌套,这样所有的Component就与生俱来拥有了组合其他Component的能力,灵活性大大提高。但游戏引擎的设计必然也经过了各种权衡,虽然说架构上显得并不那么的统一干净,但其实也大大减少了被误用的机会。实体组件模式推崇的“组合优于继承”的概念确实很强大,但其实同时也带来了一些问题,如Component之间如何互相依赖,如何互相通信,嵌套过深导致的接口便利损失和性能损耗,真正一个让你随便嵌套的组件模式可能会在使用上更容易出问题。从功能上来说,UE更倾向于编写功能单一的Component(如UMovementComponent),而不是一个整合了其他Component的大管家Component(当然如果你偏要这么干,那UE也阻止不了你)。而从游戏逻辑的实现来说,UE也是不推荐把游戏逻辑写在Component里面,所以你其实也没什么机会去写一个很复杂的Component.
思考:Actor的SceneComponent的关" />很多其他游戏引擎,还有一种设计思路是“万物皆Node”。Node都带变换。比如说你要设计一辆汽车,一种方式是车身作为一个Node,4个轮子各为车身的子Node,然后移动父Node来前进。而在UE里,一种很可能的方式就变成,汽车是一个Actor,车身作为RootComponent,4个轮子都作为RootComponent的子SceneComponent。请读者们细细体会这二者的区别。两种方式都可以实现出优秀的游戏引擎,只是有些理念和侧重点不同。从设计哲学上来说,其实你把万物看成是Node,或者是Component,并没有什么本质上的不同。看作Node的时候,Node你就要设计的比较轻量廉价,这样才能比较没有负担的创建多个,同理Component也是如此。Actor可以带多个SceneComponent来渲染多个Mesh实体,同样每个Node带一份Mesh再组合也可以实现出同样效果。个人观点来说,关键的不同是在于你是怎么划分要操作的实体的粒度的。当看成是Node时,因为Node身上的一些通用功能(事件处理等),其实我们是期望着我们可以非常灵活的操作到任何一个细小的对象,我们希望整个世界的所有物体都有一些基本的功能(比如说被拾取),这有点完美主义者的思路。而注重现实的人就会觉得,整个游戏世界里,有相当大一部分对象其实是不那么动态的。比如车子,我关心的只是整体,而不是细小到每一个车轱辘。这种理念就会导成另外一种设计思路:把要操作的实体按照功能划分,而其他的就尽量只是最简单的表示。所以在UE里,其实是把5个薄薄的SceneComponent表示再用Actor功能的盒子装了起来,而在这个盒子内部你可以编写操作这5个对象的逻辑。换做是Node模式,想编写操作逻辑的话,一般就来说就会内化到父Node的内部,不免会有逻辑与表现掺杂之嫌,而如果Node要把逻辑再用组合分离开的话,其实也就转化成了某种ScriptComponent。
思考:Actor之间的父子关系是怎么确定的?
你应该已经注意到了Actor里面的TArray Children字段,所以你可能会期望看到Actor:AddChild之类的方法,很遗憾。在UE里,Actor之间的父子关系却是通过Component确定的。同一般的Parent:AddChild操作原语不同,UE里是通过Child:AttachToActor或Child:AttachToComponent来创建父子连接的。
void AActor::AttachToActor(AActor* ParentActor, const FAttachmentTransformRules& AttachmentRules, FName SocketName){if (RootComponent && ParentActor){USceneComponent* ParentDefaultAttachComponent = ParentActor->GetDefaultAttachComponent();if (ParentDefaultAttachComponent){RootComponent->AttachToComponent(ParentDefaultAttachComponent, AttachmentRules, SocketName);}}}void AActor::AttachToComponent(USceneComponent* Parent, const FAttachmentTransformRules& AttachmentRules, FName SocketName){if (RootComponent && Parent){RootComponent->AttachToComponent(Parent, AttachmentRules, SocketName);}}
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