UE4中C++反射概述

夜深忽梦少年事

梦啼妆泪红阑干

之前研究C/C++调试器的时候，有思考过C++反射实现的问题。按照我不成熟的设想，反射必须付出内存开销的代价，因为反射需要一定的格式化调试信息描述内存布局。不过之前在知乎上看到过，C++标准协会想实现的反射是编译期反射，目标还是零开销抽象，听说进度喜人。

用Unity的时候，C#的反射就非常好用，不过C#是直接作为Unity引擎交互的唯一脚本存在的，且C#有Unity嵌入的mono虚拟机支持，本就具有很多的动态特性，所以反射的作用并不是很明显，而UE4中，C++作为静态纯编译型语言，需要与蓝图进行频繁交互，同时与编辑器交互，反射的作用就凸显出来了。

这几篇文章，我选择从反射开始讲，因为反射是UE4中C++动态特性的基础，后面的蓝图虚拟机函数/事件调用也都基于此。当然反射也是基于UObject对象系统来实现的，这两部分让很多开发者在使用UE4 C++的时候觉得非常奇怪，当然也非常便利。

以下的所有结论都非权威，仅菜鸡查阅资料及源码的一些心得，大佬亲喷。

如果要实现反射

关于运行时反射，应该至少需要记录以下信息。

类/结构体的反射

成员变量反射

成员函数反射

要完成以上的信息记录，一般可以通过一个登记/注册操作来实现，即将上述信息全部注册/登记到一个表中。在其他语言C#/Java中，这个表就对应元数据或者元表。

学过编译原理的同学都知道，以上说到的这些信息，其实在编译器编译的时候都是有收集的，只是结束后这些信息可能并没有被完全利用起来。

为什么是没有完全利用，而不是完全不利用？因为我们还有程序的调试需求，ELF文件内置有dwarf格式的信息，而PE文件会对应有pdb文件。用gdb的时候是不是发现，在gdb里调试的很多行为，和使用反射的姿势，是不是有异曲同工之妙呢？

比较可惜的是，各家编译器（GCC/LLVM/MSVC）并没有统一格式（其实GCC和CLANG是统一的），所以通过编译信息实现反射就是非常麻烦的一件事情了。

车到山前必有路，这时候就会想到一种办法了，既然各家编译器没有统一的编译信息格式，那可不可以自己咬咬牙写个工具分析源代码去做这件事情呢？

当然可以。不过在UE4中生成的并不是数据，而是代码。

后面会通过一个例子进行讲解，这里先大概描述一下为了实现反射，UE4引擎中的一些设计。

目前从我的了解来看，UE4中的反射和QT的反射应该是拥有同样的设计理念，或者说方式都是一样的。之前实习的时候用C# 的反射做过 GameObject 远程调试工具，其实就是远程的属性编辑器，发现反射对属性编辑器来说应该是不可或缺的。

以我才疏学浅，且未必正确的认知来看，反射应该有两大基础：

在UE4中，“统一的Object对象系统” 就是 UObject，而“统一的元数据生成”，就是 UHT（unreal header tool）。

直接看UE4中自动生成的C++代码就能初见端倪：

1612596885294

实际上 ACharacter 就是继承自 UObject。

1612596984927

而见到的以下这些宏，就是用于生成元数据的（UE4中的元代码）。

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当然这些宏，就离不开下面这张图了：

这张图表示的是各个类的继承关系，同名的类基本就对应同名的宏。

后续将进行详细的分析，并结合UHT的类型生成代码。