在多数面向对象的编程语言中，类通常是自省的。何为自省？即，每个类知道自己有多少方法、字段、类变量、类方法以及自己的名字。这有好处，例如 JavaScript、Ruby 中，程序员可以依赖自省来动态添加方法。但对于静态编程语言而言，只有编译器才知晓类的这些信息。自省，有时也可称为反射。反射是程序可以访问、检测和修改其本身状态或行为的能力。C++的哲学是：你不需为你没有使用的功能买单。所有，游戏引擎采用 C++的很大原因是快，因为没有如 Java,C#一样臃肿的运行时。C++不需要运行时，所有的一切都由你来管理。

C++的优点显而易见，但缺点也很明显。C++承自 C 语言，C 语言中容易出错如：越界、内存泄漏、野指针等等，C++为了兼顾性能，并保持 C++简洁性，并没有从语言层面根本解决。例如 C 语言中，内存泄漏和空指针问题，在 C++中提供标准库的 auto_ptr,shared_ptr 等形式解决。所以，C++可以称为 C 语言的微调版本，在 C 语言之上，添加了面向对象、泛型、lambda 表达式等。

对于游戏引擎而言，选用 C++作为开发语言，优势非常明显：高性能、低功耗。但从另一侧面也将开发的难度交给了程序员。不同的程序员，写出的 C++代码质量是很有差别的。优秀的 C++程序员，写出来的 C++代码从各个方面都可达最优水平；而差的 C++程序员，写出来的程序则会拖泥带水、混乱不堪。这种现象会提高门槛，会预先将不合格的、低水平的程序员挡在门外。

UE4 在整个发展历史上，都是行业翘楚，起初的授权费用也是居高不下，以 C++劣汰不合格程序员，提高整体开发素质，在早期是可行的。但随着 UE4 想要从 Unity3D 手中夺取用户，必须得降低门槛、整合功能。UE4 现在是功能全面的游戏引擎，只要想要用到的功能，引擎中都有对应实现。当然，对于编程而言，也要降低门槛，从以下几方面着手：

• 提供反射机制。便于调试、序列化、创建对象等。
• 提供垃圾回收。自动内存管理，无需程序员手动管理内存。
• 提供蓝图，可视化脚本语言
• 提供代码注释，方便理解用途

在 UE4 中，UE4 对象都继承自 UObject。注意，这里说的 UE4 对象。但也有一部分是不继承自 UObject 的，它们以库的形式存在。UE4 里，这些很好分辨，继承自 UObject 的，都前缀 U（Actor 也是继承自 UObject）。其他类前缀 F 的，则是有其功能的类，并非是 UObject 体系中的类。

这种说法有什么区别呢？UObject 算作是 UE4 中所有对象的基类，如同 C#、Ruby 中，所有类都继承于 Object。继承自 UObject 的类，必有 UObject 提供的功能，那么 UObject 提供了一些什么功能呢？

• 可以导出到 Blueprint 中
• 可在编辑器上绘制
• 内存自动管理，也就是垃圾回收
• 自省
• 剖析 等等。UObject 的继承链是这样的：UObject : UObjectUtility : UObjectBase，之后我们会一一分析这几个类，但现在我们从 UObject 提供的优点以及其缺点开始。

如上所述，UObject 丰富了 C++的面向对象系统机制。C++有其设计取舍，它并非完全意义上的面向对象编程语言。完全意义上的编程语言应该如 Ruby 那样，一切皆是对象，所有实例都可自省。像 C#、Java 等常规意义上的面向对象编程语言，都有 Object 基类，UE4 的实现，也是如此。

实现 UObject 意义，在于所有对象，都具有 UObject 的功能，这些功能往往非常基础且重要；其次，类型系统清晰而明确，可调试、可跟踪、可序列化。在 C++中，类型系统通常需要借助 typeid，typeof,typeinfo 等，实现非常原始且不完善的类型功能，在游戏引擎中，它们显得非常鸡肋而常常被禁止使用。再次，可以将继承链所有对象纳入统一的内存管理机制，可以非常容易实现垃圾回收。

那么 UObject 的缺点是什么呢？缺点之一，在所有面向对象编程语言里都是如此：臃肿。UObject 提供的功能越多，越臃肿。继承机制是复制基类的数据，方法也是共用的，如果方法量太多，有时会带来理解上的问题，进而失控，无法对 UObject 进行精确掌握，这对游戏逻辑开发没有多大问题，但如果对性能至关重要的应用场景，那就不得不考虑。

UObject：所有 UE4 对象的基类。

对象的类型由其 UClass 定义，这提供支持函数以创建和使用对象，以及虚函数需要在子类被重载。

首先，我们看下一个宏：DECLARE_CLASS，里面定义了以下几个概念：

• Super：基类类型
• ThisClass：此类类型
• StaticClass():在运行时返回表示此类的 UClass 对象
• StaticPackage(): 此类所属的包
• new(): 重载的内存分配函数，内部使用。使用StaticConstructObject()创建新对象。

UObject 的继承链为：UObject:UObjectBaseUtility:UObjectBase，先分析 UObjectBase。

UObjectBase

要探究 UObject 究竟提供什么功能，我们从继承链最顶端开始：UObjectBase。

UObjectBase 拥有如下字段：

private:
    EObjectFlags    ObjectFlags;    // 用于跟踪和报告对象的状态的标记
    int32           InternalIndex;  // 对象在全局对象数组中的索引
    UClass*         ClassPrivate;   // 对象所属的类
    FName           NamePrivate;    // 当前对象的名称
    UObject*        OuterPrivate;   // 居于的对象。
    mutable TStatID StatID;
    mutable PROFILER_CHAR*  StatIDStringStorage;

如上所述，UObject 能自举自身所属类、所属对象、名称、全局索引、标志等。UObject 的方法列表(以伪代码表示)：

prot    fun UObjectBase(flags);
pub     fun UObjectBase(class, flags,internalFlags,outer,name); // 构建时会加入到全局表中
pub     fun ~UObjectBase() // 重命名为空，从全局数组中释放
prot:
    fun LowLevelRename(newName,newOuter);// 重新命名并重新计算哈希值
    fun Register(packageName,name); // 注册到包(Outer)中,并添加至全局对象表中。
    fun DeferredRegister(staticClass,packageName,name);
    fun AddObject(name,internalFlags);// 设置对象名称、内部Flags，并对此对象取哈希值

pub:
    fun IsValidLowLevel()
    fun GetUniqueID();//返回全局对象数组中的索引
    fun GetClass(); //对象注册后的所属类
    fun GetOuter(); // 返回所属对象
    fun GetName();  // 返回对象名称
    fun GetStatID(forDeferredUse = false); // 返回剖析ID
priv:
    fun CreateStatID() // 构建完整继承链形成名字以供剖析

prot    fun SetFlagsTo(flags); // 设置标志
pub:
        fun GetFlags();// 返回标志
        fun AtomicallySetFlags(flagsToAdd);// 由异步GC和加载线程调用。原子式设置标志
        fun AtomicallyClearFlags(flagsToClear)

priv    fun SetClass(newClass)

如上所言，UObject 采用 Register 形式将自己注册到包(Outer)，并添加至全局对象表中。每个 UObject 对象都有自己的哈希值和剖析统计 ID。全局对象表FUObjectArray GUObjectArray;是对象池数组空间，用于管理对象的分配、回收，此对象表是线程安全的。UObject 通过纳入全局对象表，自动进行内存管理。

UObjectBaseUtility

UObjectBaseUtility 继承自 UObjectBase，为 UObject 提供一些实用方法，因此 UObjectBaseUtility 没有扩展新的数据。在其上扩展了以下几部分内容（伪代码）：

//~ 与标志有关
fun SetFlags(flags)
fun ClearFlags(flags)
fun HasAnyFlags(flags)
fun HasAllFlags(flags)
fun GetMaskedFlags(flagsMask)

//~ 与标记有关
fun Mark(marks)
fun UnMark(marks)
fun HasAnyMarks(marks)
fun HasAllMarks(marks)
fun GetAllMarks()

//~ 垃圾回收
fun IsPendingKill()
fun MarkPendingKill()
fun ClearPendingKill()

fun AddToRoot(); // 限定对象不进行垃圾回收
fun RemoveFromRoot()
fun IsRooted()
fun ThisThreadAtomicallyClearedRFUnreachable()
fun IsUnreachable()
fun IsPendingKillOrUnreachable()
fun IsNative()

//~ 内部标志
fun SetInternalFlags(internalFlags)
fun GetInternalFlags()
fun HasAnyInternalFlags(internalFlags)
fun ClearInternalFlags(internalFlags)
fun AtomicallyClearInternalFlags(internalFlags)

//~ 名称有关
fun GetFullName(stopOuter)
fun GetPathName(stopOuter)
fun GetFullGroupName(startWithOuter?)
fun GetName()
fun AppendName()

//~ 垃圾回收集群
fun CanBeClusterRoot()
fun CanBeInCluster()
fun CreateCluster()
fun OnClusterMarkedAsPendingKill()
fun AddToCluster(clusterRootOrObjectInCluster,mutable)
fun @@CreateClusterFromObject(root,refObj)

//~ 外包
fun GetOutermost()
fun MarkPackageDirty()
fun IsTemplate(flags)
fun GetTypedOuter(target)
fun IsIn(outer)
fun IsInA(baseClass)
fun RootPackageHasAnyFlags(mask)

//~ 类
priv fun @@IsChildOfWorkaround(objClass,testClass)

fun IsA(class)

fun FindNearestCommonBaseClass(class)
fun GetInterfaceAddress(interfaceClass)
fun GetNativeInterfaceAddress(interfaceClass)
fun IsDefaultSubobject()

//~ 链接器
fun GetLinker()
fun GetLinkerIndex()
fun GetLinkerUE4Version()
fun GetLinkerLicenseeUE4Version()
fun GetLinkerCustomVersion(versionKey)
fun <(other)

有如下几个术语需要了解：

• Linker：是与 Unreal 包关联的数据，是磁盘文件与内存中 UPackage 对象之间的桥梁。
• Class：类的反射数据
• Package/Outer：包，主要用于保存一系列对象
• Mark：标记对象的包保存形式
• Flag：不同的标识，指示 Object 的实例有不同的处理方式
• Native：C++层面的。Native Class，即 C++类

UObject

UObject 类本身所做的事情并不多，基本上都是 Pre/Post，或 virtual 抽象函数。其主要定义的功能如下：

• 统一创建对象CreateDefaultSubobject,销毁对象
• 错误处理
• 从配置文件加载属性、保存属性到配置文件
• 获取资源大小占用
• 序列化
• 加载、重加载、类重定向加载
• 跟踪重命名、克隆过程
• 根据客户端或服务器而加载不同对象
• 通过事务缓冲，跟踪对象的变化，以便于 Undo/Redo
• 提供脚本/蓝图的虚拟机环境，并定义脚本内置指令
• 提供烘焙接口，管理烘焙缓存
• 跟踪 Linker 改变

综上所述，对于 UObject，你可

• 管理其整个生命周期：创建、销毁；
• 可管理其初始化、加载、重定向加载、序列化、保存、修改
• 可设置标志、标签、标记
• 可在出错时，进行自定义处理
• 可管理其 Linker
• 可自省：类名、基类型、包名、全名、描述；所属类、所属包、子类型、实例列表，实现接口，抽象类地址，接口地址；依赖项，导出/入自定属性、详细信息文本、原型、是否是模版
• 自身所处 UWorld
• 如是资源，可获取：大小、引用计数、标签、metadata（显示名称、提示文本、后缀）、基础资源 ID、是否本地化
• 可通过事务缓冲，对其进行 Undo、Redo
• 可管理其网络处理：按端加载、收到通知处理、是否可通过网络引用、网络标记销毁、接收网络数据前后处理
• 可在编辑器中操作：是否选择、修改属性、缓存烘焙管理
• 可管理脚本虚拟机：函数调用、远程函数调用、控制台命令、取消函数调用等

整个 UObject 的继承链中，UObjectBase 提供数据定义；UObjectBaseUtility 提供成员变量操作函数；UObject 则提供创建对象、补充自省、以及若干接口，以便于实现自定义方法，细粒度控制 UObject 的各个过程。

了解了 UObject，那还需要了解其反射机制所提供的概念。C++本身并没有反射机制，UE4 则补充了这一功能。

编程语言概念的反射数据

UObject/Class.h:

• UField：反射数据对象的基类
• UStruct:UFiled ： 包含字段的所有 UObject 类型的基类
• UScriptStruct:UStruct：头部独立数据结构声明或用户定义结构体的反射数据
• UFunction:UStruct：可复制或可供 Kismet 调用函数的反射数据
• UDelegateFunction:UFunction：供动态委托声明使用的函数定义
• UEnum:UField：一个枚举的反射数据
• UEnumProperty:UField: 枚举属性
• UClass:UStruct: 一个对象类
• UDynamicClass:UClass：动态类（能在初始设置之后构造）
• UInterface:UObject：所有接口的基类
• UProperty:UField:脚本变量 由上述可见，UE4 实现了完整的反射机制所需要的数据类型系统，在 UObject 体系之下的类型系统，是可以完全无缝使用反射功能。

自动内存管理

与自动内存管理概念相关的，有以下几个类 UObject/GarbageCollection.h：

• FGCArrayPool：用于降低 GC 分配的池
• FGCObject：非 UObject 类的 GC 注册对象基类
• FReferenceCollector：搜集对象的引用
• FGCReferenceInfo：引用所必需的数据信息
• FReferenceChainSearch：引用链查找
• FPurgingReferenceCollector：对象集合的 purge 引用
• TStrongObjectPtr<T>，TWeakObjectPtr<T>：引用指针
• FUObjectCluster：将 UObject 编组成单元以便于 GC
• FUObjectArray：全局对象数组

言到此，似已尽。通篇对 UE4 的类型系统做了简单的回顾。

附：与 UObject 有关的常用内容

traits 特征辨识: TIsInterface<>, TIsCastable<>，TIsPODType<>,

Cast< To,From >, dynamic_cast< To,From >

TSubclassOf< TClass >

GetDefault< TClass >, GetMutableDefault< TClass >

头文件：

ConstructorHelper.h: 对象构造辅助函数

ObjectMacros.h          用于UObject系统的宏和定义

ObjectMemoryAnalyzer.h  内存分析器和内存使用情况

ObjectRedirector.h      对象重定向

ObjectResource.h        资源的导入与导出

ObjectClusters.h        与Cluster相关函数和定义

ObjectGlobals.h         全局可用于Object的公共函数和定义，如异步加载、垃圾回收、加载包、解析包、Duplicate

ObjectHash.h            Object的哈希运算有关

ObjectIterator.h 全局对象数组迭代器

ObjectMarks.h 与 Object 的 mark 有关的函数和定义