UEC++与标准C++的区别与联系

受新冠病毒(COVID-19)影响，整个春节都禁足在家，目前还没有复工，只能看看书整理一下笔记，希望疫情尽快过去，希望朋友们都身体健康。
本篇文章的主要内容是分析一下在使用UE开发时使用的C++和**标准C++**在语法上有哪些区别，UEC++本质是C++的一个超集，它支持和使用C++的全部特性，但是它在标准特性之上自己构建了一套语法。很多开发中的编译问题只有知道了两者的边界，才能够快速和准确地定位问题出现在哪个阶段。对于使用UE之前就学习过C++的来说这不是什么问题，但是对于先接触UE然后慢慢学C++的同学来说，这是个挺大的问题。

标准C++**是基于ISO/IEC 14882**的语言规范（C++98/03/11/14/17等标准），UEC++则是我们开发当中使用的Epic在标准C++之上扩展的用法，这里不讨论GC、反射之类的基于C++之上自己构建的对象体系，也不涉及UE中的各种库，关注的着重点在于核心语法层面。

近期博客的更新文章里，写了一些UE反射机制的内容，可以作为本篇文章的进阶内容结合来看：

在UE4.23+以后，UE所支持的C++标准是可以被控制的，在*.target.cs和*.build.cs中均可以设置CppStandard的值，目前有三个标准可选：Cpp14、Cpp17、Latast，它控制了传递给编译器的/std:c++*值。

开始具体的分析之前，首先要知道标准C++和UE C++都是怎么执行编译的，因为只有先区分了最根本的使用区别，才能够进一步分析为什么会有这些区别。

编译标准C++代码

首先，C++的代码只依赖于编译器，如下面代码:

// hw.cpp
#include <iostream>

#define HW_MSG "HelloWorld"
int main()
{
  std::cout<<HW_MSG<<std::endl;
}

想要编译上面的代码，需要使用一个编译器（GCC/MSVC）等，VS使用的是MSVC，以GCC为例：

1	$ g++ hw.cpp -o hw.exe

通过这一行命令就会编译出hw.exe，但是编译器是一套工具链，虽然只执行了一条命令，但是它其实是调用了一串的工具进行预处理、语法分析、编译、链接等等一系列操作，不过它们不是本篇文章的重点，有兴趣的可以看一下我之前的这篇文章：C/C++编译和链接模型分析。
举上面的例子需要关注的有两点：

标准C++语法可以直接用编译器编译；
编译器对代码需要执行预处理、语法分析、编译、链接等操作；

编译UEC++代码

首先，UEC++代码，并不像标准C++那样把代码单独存在一个文件就可以编译的，UE自己搭建了一套编译体系，所有基于UE引擎的代码必须要通过UE的这套编译体系才可以编译。
我之前写过UE构建系统的一些文章，想要UE项目的构建系统可以看一下：

UEC++的代码必须要依赖于一个UE项目，其基本项目结构为：

Example\GWorld\Source>tree /a /f
|   GWorld.Target.cs
|
\---GWorld
        GWorld.Build.cs
        GWorld.cpp
        GWorld.h
        Public/
        Private/

其中各个文件的职责为：

*.Target.cs是用来控制的是生成的可执行程序的外部编译环境，就是所谓的Target。比如，生成的是什么Type(Game/Client/Server/Editor/Program)，开不开启RTTI(bForceEnableRTTI)，CRT使用什么方式链接(bUseStaticCRT)等等。
*.Build.cs控制的是Module编译过程，由它来控制所属Module的对其他Module的依赖、文件包含、链接、宏定义等等相关的操作，*.Build.cs告诉UE的构建系统，它是一个Module，并且编译的时候要做哪些事情。
其余的是代码源文件(一般情况下头文件放在Public/，实现放在Private/)

UE构建系统的重点是UBT和UHT，他们各自的作用我之前的文章中有提到：

UBT的作用是收集和构建编译环境，调用UHT生成代码，然后调用真正的编译器进行编译
UHT的作用是把项目中所有代码里的UHT标记翻译为真正的C++代码（如UCLASS/GENERATED_BODY等等），它属于UBT工作流程中的一环

上面写的需要关注的有三点：

UEC++的代码必须通过UE自己的构建体系
UEC++的代码必须要通过UHT进行翻译成真正的C++代码
UE的项目里真正进入编译阶段的，全部都是标准C++的代码

所以，UEC++和标准C++的区别在于，UEC++自己定义了一些语法，需要通过专门的解释器进行翻译，然后再通过C++编译器进行编译（进入标准C++的编译流程）。

关于流程上的区别就说这么多，下面的内容来写UE具体有哪些特殊的语法。

UEC++的特殊语法

UEC++的特殊语法主要是用于指导UHT来产生辅助代码的方式。
来聊UEC++的特殊语法之前，需要先明确一点：UCLASS/UFUNCTION/UPROPERTY等都不是真正有意义的C++宏，他们是UHT的标记，在经过UHT生成代码之后他们就是空宏了，没有意义。
UE的代码是把UHT标记和真正的宏都以宏的形式来表现，从结果来说，它们都是生成了一些代码，但是它们的处理流程不同。
UHT标记是先通过UHT进行扫描并生成代码，再通过编译器进行预处理等等，这里存在一个先后的过程，其限制就为：对UHT对代码的处理在前，编译器对宏的预处理在后，所以在UE中没办法用宏来包裹UHT标记。

UE的UHT标记包括但不限于：

可以从Runtime\CoreUObject\Public\ObjectMacros.h看更多的UHT标记，有一个简单的分辨方法：如果这个宏是一个空宏，那么它就是一个UHT标记：

// Runtime\CoreUObject\Public\ObjectMacros.h
// ...
// These macros wrap metadata parsed by the Unreal Header Tool, and are otherwise
// ignored when code containing them is compiled by the C++ compiler
#define UPROPERTY(...)
#define UFUNCTION(...)
#define USTRUCT(...)
#define UMETA(...)
#define UPARAM(...)
#define UENUM(...)
#define UDELEGATE(...)

// This pair of macros is used to help implement GENERATED_BODY() and GENERATED_USTRUCT_BODY()
#define BODY_MACRO_COMBINE_INNER(A,B,C,D) A##B##C##D
#define BODY_MACRO_COMBINE(A,B,C,D) BODY_MACRO_COMBINE_INNER(A,B,C,D)

// Include a redundant semicolon at the end of the generated code block, so that intellisense parsers can start parsing
// a new declaration if the line number/generated code is out of date.
#define GENERATED_BODY_LEGACY(...) BODY_MACRO_COMBINE(CURRENT_FILE_ID,_,__LINE__,_GENERATED_BODY_LEGACY);
#define GENERATED_BODY(...) BODY_MACRO_COMBINE(CURRENT_FILE_ID,_,__LINE__,_GENERATED_BODY);

#define GENERATED_USTRUCT_BODY(...) GENERATED_BODY()
#define GENERATED_UCLASS_BODY(...) GENERATED_BODY_LEGACY()
#define GENERATED_UINTERFACE_BODY(...) GENERATED_BODY_LEGACY()
#define GENERATED_IINTERFACE_BODY(...) GENERATED_BODY_LEGACY()

#if UE_BUILD_DOCS || defined(__INTELLISENSE__ )
#define UCLASS(...)
#else
#define UCLASS(...) BODY_MACRO_COMBINE(CURRENT_FILE_ID,_,__LINE__,_PROLOG)
#endif

#define UINTERFACE(...) UCLASS()
// ...

下面简单列举一些：

*.generated.h这个文件是UE特有的，它是UHT生成的代码（大多都是宏）
UCLASS/UFUNCTION/UPROPERTY/UENUM等标记在C++中是没有的，它们的作用是指导UHT生成什么样的辅助代码；
GENERATED_BODY等系列宏标准C++是没有的，它的作用在于把UHT生成的代码包含到当前类中来；
BlueprintNativeEvent函数的实现需要加_Implementation，这个规则是没有的，上面提到了C++中连UFUNCTION都没有；
C++中没有Slate
UE项目中的宏都会生成在Intermediate\Build\Win64\UE4Editor\Development\MODULE_NAME下，如MODULE_NAME_API是导出符号，在标准C++项目中需要你自己定义导出。
标准C++的接口可以通过抽象类的来实现，并不需要一个特定基类，而且并没有UE中不可以提供数据成员的限制（仅从语法的角度，当然从设计思路上接口要无状态）
标准C++没有UE中的DELEGATE
Cast<>和NewObject<>是UE特有的，C++使用四种标准cast和new
C++也没有UE的Thunk函数
…

了解UEC++和标准C++的区别的关键点在于能够了解两者在构建流程上的区别，这一点能够区分开之后，再多的语法区别都是在这个结构内。至于UEC++的反射，这是另一个可以写很大篇幅的内容了，先挖个坑。

如何学习C++

从最开始接触C语言到现在快有十年了，也看了不少C++的书，但是我觉得学习C++最重要的是要去了解一下那些特性为什么这么设计，受哪些历史特性的限制，了解特性之间的关联，再去看看这些特性的编译器的实现，很多犄角旮旯的东西产生的原因就很明显了。
推荐一些书（建议按照顺序阅读，带*建议必读）：

The C Programing Language
*C++ Primer / The C++ Programming Language
*inside the c++ object model
*Effective C++
Modern Effective C++
C++ coding standard: 101 rules, guidelines and best practices
*The design and evolution of c++

前两本是基础语法，如果没有太多时间，可以读C++ Primer或者TC++PL中的其中一本即可，我还写过一篇文章对比这两本书读TC++PL、C++Primer和ISO C++，有兴趣的可以读一下，学习C++后面的路还很长。
我建议学完基础语法之后就开始大量地写代码，因为只看懂了理论，不上手多写是没有意义的。

如何学习UEC++

在C++的基础语法学的差不多了之后，直接就开始在UE中写项目吧，作为开放源代码的引擎（但UE不是开源软件，许可证区别），没有什么是藏着掖着的，可以在边写项目的同时边尝试看UE引擎里的代码，去尝试分析UE的构建流程和代码生成。

我的一个小技巧就是，可以多去翻一下Intermediate中通过UHT生产的代码，不少的错误或者疑问的问题都能在里面找到答案。

最重要的还是：多看！多写！多思考！