UE4直接使用C++作为逻辑层语言，这样引擎层与逻辑层语言统一，不需要胶水代码去转发，消除了逻辑层和引擎层的交互成本。为了便于开发，UE4对C++做了一些包装，比如反射和垃圾回收，大大减轻C++开发的难度。本文结合UE4官方C++编程指南文档，对C++相关特性做一些描述和总结。

       C++本来是不支持反射的，只有一个基本的RTTI（运行时类型信息）特性，仅能在运行时获取对象的类型信息，无法得到成员变量和函数列表信息。如果我们要对成员变量进行序列化（存档/读档），需要自己写很多辅助的读取和写入方法，非常麻烦。

       UE4在C++编译开始前，使用工具UnrealHeaderTool，对C++代码进行预处理，收集出类型和成员等信息，并自动生成相关序列化代码。然后再调用真正的C++编译器，将自动生成的代码与原始代码一并进行编译，生成最终的可执行文件。这个过程类似于Qt的qmake预处理机制。

       拿出我们之前工程的代码来分析：

// Fill out your copyright notice in the Description page of Project Settings.
#pragma once
#include "GameFramework/Actor.h"
#include "MyActor.generated.h"

UCLASS()
class HELLOUE4_API AMyActor : public AActor
{
    GENERATED_BODY()
public: 
    // 默认构造函数，初始化一些成员属性。
    AMyActor();
protected:
    // 游戏开始或者被创建出来后调用。
    virtual void BeginPlay() override;
public: 
    // 每帧都会被调用
    virtual void Tick(float DeltaTime) override;

    // 这个变量会出现在编辑器编辑界面。
    UPROPERTY(EditAnywhere)
    int32   MyID;

private:
    // 这是个内部变量。不会出现在编辑器界面。
    float RunningTime;
};

以下是MyActor.generated.h中的部分代码：

#define HelloUE4_Source_HelloUE4_MyActor_h_9_INCLASS_NO_PURE_DECLS \
private: \
static void StaticRegisterNativesAMyActor(); \
friend HELLOUE4_API class UClass* Z_Construct_UClass_AMyActor(); \
public: \
DECLARE_CLASS(AMyActor, AActor, COMPILED_IN_FLAGS(0), 0, TEXT("/Script/HelloUE4"), NO_API) \
DECLARE_SERIALIZER(AMyActor) \
/** Indicates whether the class is compiled into the engine */ \
enum {IsIntrinsic=COMPILED_IN_INTRINSIC};

       实际上，GENERATED_BODY这个宏最终展开后就对应了宏HelloUE4_Source_HelloUE4_MyActor_h_9_INCLASS_NO_PURE_DECLS，也就是说自动生成的代码会在C++编译的时候注入到了类AMyActor中。

注意，如果声明变量或类型不加上前缀，是不会生成类型信息的。下面是一些基本的类型标记：

1、UCLASS() - 告诉UE4生成类的反射数据。类必须派生自 UObject。

2、USTRUCT() - 告诉UE4生成结构体的反射数据。

3、UENUM() - 告诉UE4生成枚举的反射数据。

4、GENERATED_BODY() - UE4 使用它替代为类型生成的所有必需样板文件代码。

5、UPROPERTY() - 使 UCLASS 或 USTRUCT 的成员变量可用作 UPROPERTY。UPROPERTY 用途广泛。它允许变量被复制、被序列化，并可从蓝图中进行访问。垃圾回收器还使用它们来追踪对 UObject 的引用数。

6、UFUNCTION() - 使 UCLASS 或 USTRUCT 的类方法可用作 UFUNCTION。UFUNCTION 允许类方法从蓝图中被调用，并在其他资源中用作 RPC。

序列化

       有了反射功能之后，成员变量的序列化也就更方便了。UE4收集了每个类成员的类型信息，这样存档和读档时，根据名称和类型就可以自动完成了，整个过程不需要人工干预。

       需要序列化的成员变量，需要在变量声明的时候在前面加上UPROPERTY()宏，宏参数有很多，分别表示变量的详细属性，下面列举一些常用的：

与UPROPERTY对应的还有一个用于修饰函数的宏UFUNCTION，该宏常用于描述如何从蓝图中访问C++的函数。

热重载

       在编辑器模式下，UE4将工程代码编译成动态链接库，这样编辑器可以动态的加载和卸载某个动态链接库。UE4为工程自动生成一个cpp文件（本工程为HelloUE4.generated.cpp），cpp文件包含了当前工程中所有需要反射的类信息，以及类成员列表和每个成员的类型信息。在动态链接库被编辑器加载的时候，自动将类信息注册到编辑器中。反之，卸载的时候，这样类信息也会被反注册。

       在开发的过程中，当我们编译完成工程的时候，UE4编辑器会自动检测动态链接库的变化，然后自动热重载这些动态链接库中的类信息。

垃圾回收

       有了反射机制，UE4也能够知道哪些类型是指针类型，以及哪些变量需要被垃圾收集系统管理。被垃圾收集系统管理的对象，不需要手动调用delete，只需要正确的维持变量的引用即可。我没有看过UE4垃圾收集系统实现源码，姑且将UE4的垃圾收集系统看成是一个使用了"标记-清扫"算法的一个沙盒，当不需要使用某个指针变量的时候，我们只需要把他置为NULL，在下个垃圾回收阶段中，系统会自动回收。

使用垃圾回收的时候，需要遵从一定的规范：

1、所有需要被托管的成员变量需要用宏UPROPERTY()标记

2、所有从UObject派生的类，才能被系统托管。非UObject派生的类可以考虑从类FGCObject派生，并实现AddReferencedObjects方法，或者使用智能指针

3、数组TArray的UObject类型指针元素，可以被自动托管

4、Actor类型对象在不用的时候，需要手动调用Destroy。调用Destroy后不会立即消耗，也会等待下个垃圾回收阶段

编码规范 类名前缀

UE4的类名必须遵从命名规范，需要在类名前面加上正确的前缀，与之对应的C++文件名则不加前缀。否则会编译报错。

1、派生自 Actor 的类前缀为 A，如 AController。

2、派生自 UObject 的类前缀为 U，如 UComponent。

3、枚举 的前缀为 E，如 EFortificationType。

4、接口 类的前缀通常为 I，如 IAbilitySystemInterface。

5、模板 类的前缀为 T，如 TArray。

6、派生自 SWidget(Slate UI)的类前缀为 S，如 SButton。

7、其余类的前缀均为 字母 F ，如 FVector。

其他类型命名

bool 类型变量需要加上b前缀，如 bCallable。

Object
    Object类是UE中所有其它类的基类。它不能被添加到游戏中（不能生成或放到关卡中），但它可以包含数据和函数。如果你的关卡中一无所有那就用Object吧，因为它不会产生绘制调用（Draw Call）。目前还无法在Blueprint中使用Object。
小提示：Blueprint相当于Unity中的预制件（Prefab）。

Actor
    Actor可以在关卡中生成。它也可以包含一些组件如用于角色图形表现的Static Mesh Component。要先在关卡中放置Actor才可以访问该类。Actor会产生绘制调用，所以如果你的类里只包含数据最好不要继承Actor。

Pawn
    简单来说Pawn就是Actor的一个子类，但它可以被PlayerController或AIController操作。举个例子，Pawn可以是一只小狗，它可以被玩家操作，也可以被RTS（即时战略）游戏的AI角色操作。

Character
    Character是Pawn的子类，只是加入了MovementComponent组件以便进行导航和移动，同时还新增了SkeletalMeshComponent用于指定角色的图形显示。
    现在新建一个Character并改名为GamePlayCharacter。
    小提示：MovementComponent组件在移动平台开销较大，如果你的游戏包含大量角色，更好的做法是自己扩展Pawn来实现移动。

PlayerController
    PlayerController最重要的作用就是获取玩家输入（鼠标、键盘、触摸板等等），它可以控制Pawn和Character。可以针对不同的移动功能指定不同的PlayerController。例如，控制汽车移动可以使用CarPlayerController，用另一个不同的PlayerController来控制飞机。类似的还有分别控制主菜单和游戏内容的PlayerController。
    新建一个PlayerController并改名为GamePlayPlayerController。

AIController
    与PlayerController类似，AIController可用于控制Pawn和Character，但它不能获取玩家输入。它可以访问所有AI工具，如行为树，SensingComponent等等。
    小提示：Pawn与Controller的区别在于，Pawn基本上是指角色的图形显示（网格、动画等），而Controller相当于Pawn的大脑，告诉Pawn何去何从等。

GameInstance
    GameInstance是用于存储全局数据的最佳选择。该类会在游戏开始时生成并于游戏结束时销毁。而其它类通常在关卡加载时生成，关卡切换或销毁时被删除。所有Blueprint均可访问GameInstance。
    新建一个GameInstance并改名为ShooterGameInstance。
    依次点击菜单项Edit > Project Seetings > Maps&Modes，添加GameInstance并改名为ShooterGameInstance。
    现在运行游戏就会生成ShooterGameInstance，并且可以从其它类中访问到它。

GameMode
    GameMode的重要之处在于只有服务器可以访问它。在单人游戏中玩家就是服务器，所以不需使用服务器-客户端的架构，但还是有必要了解一下。其中包含一些事件，会在其它玩家与你的关卡连接或失联时触发。通常GameMode保存了默认关卡的信息。
    UE中的每个关卡都要关联一个或多个GameMode。
    GameMode保存了默认的Pawn、PlayerController、HUDClass以及GameState的数据。
    这些类将在关卡加载时生成，大多情况下GameMode用于决定关卡赢家，或是否成功通过关卡。简单来说GameMode决定并管理关卡规则。
    新建GameMode类并改名为GamePlayGameMode。创建完成后将其赋给关卡。

GameState
    GameState一般用于跟踪关卡（游戏）进度，所有人都可以访问到它。举个例子，在回合制游戏中玩家想知道当前轮到谁，或者在射击游戏中当前目标是什么。
    新建GameState改名为GamePlayGameState。将新建的GamePlayGameState赋给之前创建的GamePlayGameMode。

HUD
    HUD主要用于创建2D UI，但UE4中使用UMG更好。但还是可以用HUD来保存一些UMG Widgets的引用，因为所有的类都可以访问到HUD。
    新建HUD类改名为GamePlayHUD。将新建的HUD赋给之前创建的GameMode，同样还有之前创建的PlayerController和Character。
    UE4真的是一个非常庞大的引擎，学习过程应该循序渐进。了解这些类的基本概念之后别急着实现，先思考这些功能应该用在哪里。最后解释一下UE4游戏运行过程，也算是对以上内容的一个总结：
    1. 游戏开始运行时会生成GameInstance类；
    2. 加载默认关卡；
    3. 关卡开启后检查GameMode，并生成GameMode包含的所有默认类；
    4. 自动检测DefaultPlayerController并对DefaultPawn进行设置，这样就不用手动设置角色姿势；
    5. 生成关卡中包含的所有Actor。
    打开其它关卡或重新打开当前关卡后除了GameInstance之外所有的类都会被销毁。