Unreal Engine 4とUnreal C++でのプログラミング環境について

Event for Diverse Game Engineers

by alwei

自己紹介

HN : alwei (アルウェイ）

関西アンリアル勢Twitterよくやっています → @aizen76

元々はゲームプログラマーを8年ほどやっていました。今は独立してフリーになってゲーム制作に関連するお仕事を受けるようになり、ゲーム作りの何でも屋。

ゲームをやるのも作るのも大好き。趣味でお絵描きやモデリングもやりながらゲーム制作。

Unreal Engine 4について

最近無料化したゲームエンジン。3Dゲームから2Dゲームまで割りと何でも作れる。

最新作のドラクエ11のPS4版がUE4採用という事で話題に。なんとドラマ版デスノートのリュークのCGもUE4だとか。

その他日本のゲームでも沢山採用されており、業界内外から注目を集めている。

Epic Games Launcherより

UE4でのロジック制作環境

先に断わっておくと、UE4ではC++コードを書くよりもブループリントと呼ばれるビジュアルスクリプトシステムでゲームは完全に制作可能です。

特にこだわりがなければ、C++よりもブループリントを使う事をおすすめします。

ブループリント超強力なんで！！

じゃあなんでC++を使うの？

なんでC++を使うの？

『パフォーマンスがもっと欲しい』『エンジンやエディターを拡張したい』『外部ライブラリーやSDKを使いたい』『独自デバイスを繋ぎたい』『C++の勉強に』

等々…ブループリントだけでは不可能なあらゆる事が可能となるので、用法要領を守ってお使いください

早速ですが…

Unreal C++は素晴しい！

Unreal C++って何？

C++を初心者でも使いやすくし、更に沢山の独自拡張を施す事によってUnreal Editorとの親和性を高めている。

その独自拡張故に、既存のC++にはないメリットがある。C#やJavaやJava Scriptの特徴も取り込んでおり、そういった言語を学んだプログラマーなら入りやすい。

ビルドアーキテクチャー

ビルドシステムについて

Unreal Build Toolがプロジェクト全体を解析。独自拡張されたC++部分のメタ情報も作りだす。

Mono C#はクロスプラットフォームで動作する、Unreal C++のモジュールシステムやライブラリーの管理やリンクを行ない、プロジェクトデータを生成する。

最終的な情報をVisualStudioやXcodeに渡す事によってビルドを完了させる。実はWindows、MacだけではなくLinuxでも動作する。

Unreal C++の特徴

• 比較的モダンC++• エンジン全体で統一されたコーディングルール• C++11ベースでC#にも近いスタンダードライブラリー• 徹底的に自動化されたコード生成環境• 完全なメモリー管理とガベージコレクション搭載• メタ情報による独自リフレクションシステム• ブループリントとの完全な連携• 実行中にC++コードを書き換えるホットリロード

比較的モダンC++

近年のC++の特徴は大体取り込んでいる。

ライブラリーのコンテナはRange based forに対応。同様にコンテナはムーブセマンティクスにも対応しており、一時オブジェクトのコピーは発生しない。

コンテナのアルゴリズムには無名関数による、ラムダ式での記述も可能。

autoキーワードや強い型付けのenumなどのC++11で追加された機能の使用を推奨している。

比較的モダンC++

ただし全てのコンパイラーが対応していない機能には慎重になっており全てがモダンというわけではない。コンパイラーの対応により少しずつ機能が拡充されている。

しかしあくまでもC++を簡単に扱えるようにするために、C++の難解部分の使用は避けられている。

コーディングルール

コーディングルール

https://docs.unrealengine.com/latest/JPN/Programming/Development/CodingStandard/index.html

エンジン全体で統一されたコーディングルールがあるため、プロジェクトでもこれを採用すれば混乱が少ない。

コーディングルール自体はC#の標準にかなり近い。読み易さ重視により、クセのない書き方になっている。変な文化のルールに従うよりもこれを採用した方が良い。

コーディングルール

コードの宗教戦争はやめよう＼(^o^)／

スタンダードライブラリー

C++のスタンダードライブラリーは使いません。

Unreal C++ではゲーム用に特化したライブラリーが用意されており、マルチプラットフォームで統一された動作、メモリー管理、独自拡張が提供されます。

ベースはC++11になっており、その他の言語の特徴をライブラリーに沢山取り入れている。

コンテナ

コンテナ

C++標準よりも圧倒的に数が多い。

std::vector → TArraystd::unordered_set → TSetstd::unordered_map → TMap

どれもベースはあるが、C#のようなメソッドが追加されて更に使い勝手が良くなっている。もちろんラムダ式やムーブセマンティクスにも対応。イテレーターはRange based for形式で使用可能。

文字列

■FStringstd::stringがベースであるものの、ほぼ別物。使い勝手はC#のString型そのものに近い。SplitやTrimなどの分割や豊富な文字列検索機能あり。

■FText文字列を実際に表示するためのシステム。完全なマルチ言語対応になっていて、UE4の言語切り替えで別の言語表示にネイティブ対応出来るようになっている。

文字列

■FNameデータ上、完全に静的な扱いとなる文字列。FStringやFTextと違い、ランタイム変更が出来ないので、キーによる参照が圧倒的に速い。アセットの名前などゲーム中に変わらない文字列に使う。

UE4の文字列は最初から多言語対応を前提としており、エンコードシステムに従えばあらゆる言語に対応可能。ネットワークを通じてのシリアライズ、デシリアライズにもしっかりと対応している。エンディアン変換もOK。

デリゲート

C#にあるデリゲートのような機能を持ちながら、std::functionのように完全に型安全な関数コールが可能。

MyDelegate.BindUObject(&MyClass::MyFunction);MyDelegate.Execute(true, 20);

いくつでも関数を追加・削除、更に一度でブロードキャスト呼び出し出来るマルチキャストデリゲートや、シリアライズ可能なダイナミックデリゲートという特殊なデリゲートもある。

自動化されたコード生成環境

プロジェクトファイルにコードを追加する際に、IDEから直接追加せずにUnreal Editorが自動で行なう。

また生成されたコードの配置やテンプレートコードも同時に作成されるため、追加も楽でミスも少ない。

.cppと.hを個別に作成する必要もなく、ヘッダーのインクルードも同時に行なわれる。

自動化されたコード生成環境

手間のかかるコード生成はエディターのGUIからクラスウィザードでクラス名を入力するだけでOK！

完全なメモリー管理とGC搭載

C++だけど、ガベージコレクションあり。

全てのクラスのベースクラスである、UnrealObject(UObject)を継承したクラスであれば、自動的にUE4のガベージコレクターへ登録。

MyGCType* DoomedObject =NewObject<MyGCType>();

これで後は適切なタイミングで破棄してくれる。

GCの最適化

GCの制御も可能。GCの呼び出し間隔や強制的なGC呼び出しも可能。

更に並列化GCや、一定サイズパーマネントのオブジェクトプール化も可能。

メモリーの可視化

当然全てのメモリーはトラッキングされているので使用状況はいつでも確認可能！

使用状況だけでなく、GCやオブジェクトプール情報やメモリーによる負荷を知る事が出来る。

より詳細は更に各々のプロファイラーで確認可能。

スマートポインター

UObjectでないものはGC対象にならないので、そういう場合にはスマートポインターを使う。

TSharedPtr（共有ポインター）TSharedRef（参照型の共有ポインター）TWeakPtr（弱参照ポインター）

基本はBoostやSTLにあるものと同様だが、ゲームで使用する前提の設計になっている。

標準スマートポインターとの違い

• コンソール、ハードウェアやコンパイラーを意識した実装• BoostやSTLよりも高速に動作• デフォルトはスレッドセーフではない• スレッドセーフ版が存在（TThreadSafeSharedPtr等）• スレッドセーフ版はロック・フリー採用• コピー時にメモリー割り当てを行なわない

基本的にパフォーマンスを優先。無駄なメモリー確保をしない。コンソールでの実用を考えて例外機構を使用しない。

メタ情報によるリフレクション

C++にはリフレクション機能がない。RTTI（実行時型情報）はあるが、無駄が多く機能が弱い。

Unreal Build Toolの中にUnreal Header Toolというものがあり、コンパイラー実行前にヘッダーのメタ情報を解析する。

このメタ情報から自動的にリフレクション用のヘッダーを生成する事が出来る。このヘッダーは自動生成でかつクラス追加時に自動的にインクルードされるので、何も意識しなくても使用する事が可能になっている。

メタ情報について

メタ情報について

通常のC++には存在しない書き方になっている。クラスや変数や関数、構造体につける事が可能。

• UCLASS• UPROPERTY• UFUNCTION• USTRUCT

もし記法にミスがあるとUnreal Header Toolがエラーを表示してくれるようになっている。

リフレクション

// イテレーターを使用して、クラスの名前を取得。for (TObjectIterator<UObject> It; It; ++It){

UObject* CurrentObject = *It;

UE_LOG(LogTemp, Log, TEXT("Found UObject named: %s"),*CurrentObject.GetName());

}

更にメタ情報について

メタ情報はリフレクションだけのためのものではない。クラスや変数、関数に様々な機能を追加する事が出来る。

ブループリントへの情報、カテゴリー分け、ローカライズ変数、セーブデータ変数、ネットワーク変数、サーバー関数、クライアント関数などなど…

Unreal C++にとってメタ情報はなくてはならないコア機能となっている。

ブループリントとの完全な連携

メタ情報を使いこなす事により、ビジュアルスクリプトシステムと完全な連携が可能。

// プレイヤーのライフを宣言UPROPERTY(BlueprintReadWrite, Category=“Player”)float Life;

// プレイヤーのライフを表示UFUNCTION(BlueprintCallable, Category=“Player")void DisplayLife();

ブループリントへ公開

C++に書いた内容がブループリント上へと追加されています。

ホットリロード

エディター、ゲーム実行中にC++コードを書き換える事が可能です。

何言ってんの？

いやいや、冗談でしょ？

ホットリロード

エディター、ゲーム実行中にC++コードを書き換える事が可能です。

Unreal C++は完全なモジュールシステムを採用しているため、実行時に書き換えた部分のみ、DLLをリロードする事でC++コードを読み直す。

C++を使っている人には一番衝撃を受ける機能のひとつ。

ホットリロード実演

Unreal C++は素晴らしい！

以上でUnreal C++の基礎部分だけですが、様々な事が判ったと思います。

ブループリントの凄さに隠れがちですが、Unreal C++はC++の煩わしさを軽減し、C++をストレスフリーに使える機能が沢山あります。

ただし、C++を無理して使う必要はありません。ブループリントだけでも十分にゲームを作れるということは忘れないでください。

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