[程式] 關於UE4中的C++與Script支援的一些雜談

[dorgonman (dorgonman)]

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歡迎大家指教 : )


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我們知道，除了使用Blueprint之外，還可以選擇使用C++來進行開發。然而，UE4中的C++有著許多跟標準C++不太一樣的規則。這是由於引擎為了減少使用C++編程時的門檻，因此在底層實作了一套Reflection(UProperty)跟Garbage Collection(GC)的機制。只要照著UE4的編程規則進行C++類別的設計，不僅可以減少各種資源管理上的議題，還能夠自動享受到由引擎方所提供的許多便利功能。

或許有人會有疑問：C#或JAVA也有Reflection跟GC，為什麼UE4還要自己用C++實作一套？直接跟Unity一樣用C#當成Script來撰寫遊戲邏輯部份不就好了嗎？

其實UE4++跟.NET C#在機制上有著根本上的不同。前者是在執行編譯之前，會先使用Unreal Header Tool(UHT)產生相關需要的資訊，然後用著同一套C++ Compiler將這些產生出來的Code編譯成可以執行的Native Code；而C#則是先編譯成Bytecode，在.NET中稱為Common Intermediate Language(CIL)，然後再實際安裝到目標機器或第一次呼叫相關方法時，呼叫Just-In-Tim(JIT) Compiler將Bytecode編譯成Native Code執行。

UE4的方法可以想見，其執行速度會比較快，但由於最後的執行檔內包含了所有的Reflection資訊，因此檔案會變大；而使用Bytecode的方法，我們所損失的就只有第一次執行程式時的速度，以及一些可以使用在C++中的優化技巧。

其實在UE4釋出之前的幾代引擎，是有自己的一套UnrealScript來當成遊戲邏輯的編程使用，其第一代遊戲引擎更是在1998年就已經釋出。因此我們的問題應該要換成：為什麼要將UnrealScript從四代的移除？雖然使用Script會需要以執行期的效能為代價，但先編成Bytecode的方式，不僅可以避免因為C++語言的複雜性而造成新手進入的障礙，而且還能讓開發者減少許多等待C++編譯的時間。若真的非常需要效能應用，還是有技術能將這些Script轉譯成C++後再編譯。

相較之下，似乎沒有特別的理由堅持使用C++來進行開發，不是嗎？

是的，這也是為何官方將三代中的Kismet這套視覺編程系統進行強化，重新命名為Blueprint後，強勢回歸到四代引擎的原因。對於完全不懂程式的使用者，其實可以完全使用這套系統建構出一個遊戲。

這套強化過後的視覺化Script系統就是官方所給出的解答。

只是完全使用Blueprint來寫程式還是有不少的限制，尤其視覺編程系統實在是不適合用來撰寫複雜的邏輯。而且在多人協作上，由於寫出的檔案為Binary的格式，目前也沒辦法使用git進行merge。

基於以上限制，我們還是需要一個完整的純文字格式的Script語言給進階使用者不是嗎？不管是直譯式語言或是編譯式語言，將C++的複雜性從開發流程中隔離出來，對開發不是會比較有效率嗎？

事實上，在引擎底層是有開放接口，讓使用者自己綁定其他想使用的Script語言。而且目前在markplace上也可以找到Unreal.js這套免費的Plugin將V8 JavaScript Engine跟引擎進行綁定。其他如python、lua、C#……等等，也都有非官方的實現。

但問題是，為什麼官方堅持不在引擎層提供一套正式的純文字格式Script語言支持？根據官方於論壇上的回答，主要是因為以下幾點原因：

1. 在引擎過去幾十年來的演進中，隨著使用人數的增加，有越來越多的使用者要求將C++中的某個特性開放給Script使用。而不斷開放這些進階功能的後果，這層為了減少複雜性而封裝起來的Sandbox環境看起來就跟C++中的宣告沒二樣。這時候再透過一層Script介面層的封裝，反而增加了整體理解的複雜度。

2. 隨著Script介面層的擴張，其在跟C++層溝通的成本跟複雜度會變的非常大。又尤其要將一些比較複雜的資料型態互相傳輸時，例如Container，在Script跟C++的語意跟語法都不太相同的情況下，肯定會造成不少的維護成本。

3. 當開發者在尋求一些更進階的功能時，勢必要將程式的邏輯分割成「Script部份」跟「C++部份」，而開發時間就在雙方的呼叫邏輯撰寫地獄中損失掉了。

4. 當開發者需要進行斷點做程式的追蹤時，馬上就會發現script的debug工具跟C++使用的debug工具是完全的二回事。若你沒辦法直接從script層追到C++層的話，那麼在做除錯時就會變的非常的困難。(反之亦然)

從上面所列出的原因中我們可以發現，不支援Script有很大的原因，都是由於C++跟Script之間的互相操作性(Interoperability)在引擎演化到最後完全失控了。回歸純粹的C++架構，不僅可以解決引擎維護與除錯上的痛點，而且附加好處，則是效能上的增進與簡化跟第三方C++ Library的整合。

這個決策或許有些人並不認同，但至少我們可以看出官方目前對內建其他script上的態度。




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推 coolrobin: 好文推，目前也在用ue開發，希望前輩有空的話能多分享
→ coolrobin: 一些心得 :)
推 windkey: 很棒的理解！
推 damody: 123
推 hinenak:
推 flor18: 推/
推 Frostx: UE4新手推
推 leo80042:
推 riveranb: 推！
推 nickchu35: 謝謝分享～～
推 Sidney0503: UE的C++不是真的C++ 就跟unity的C#不是真C#一樣XD
→ dorgonman: 確實有不一樣的規則，但真的把UHT自動產的東西攤開來
→ dorgonman: 還是確確實實的C++
推 FireWolfGO: Blueprint目前在compare跟merge的部分還是很困難
→ FireWolfGO: 不然其實Blueprint還蠻方便的 現階段我只推薦作最後的
→ FireWolfGO: component組合跟UMG的部分用BP來做 系統建議還是用C++
→ FireWolfGO: 會比較方便 尤其是很多人同時開發的時候更是這樣