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(UE4 4.20 )UE4的GC(垃圾回收)编程规范

 

UObject系统的GC

UPROPERTY 引用

当我们在一个UObject类声明各种继承UObject的 变量时，得加UPROPERTY(), 这个可以让UE4帮我们自动管理UObject的垃圾回收(引用计数)。UPROPERTY不仅仅用于反射变量到编辑器上编辑，也涉及UObject变量的GC。

如下面所示：

UCLASS(config=Game)
class AMyProject1Character : public ACharacter
{
	GENERATED_BODY()

private:
    UPROPERTY()
      UObject* object;

}

TWeakObjectPtr

UE4里自创一套C++ GC规则，官方并不推荐使用C++标准库。 学C++的同学可能会对弱指针熟悉，可以访问一个对象又不造成引用计数加1。通常定义在一个类内，用于获取其他对象的某个变量当成临时变量方便访问。如下面所示：

UCLASS()
class MYPROJECT3_API ATestActor : public AActor
{
	GENERATED_BODY()
	
public:	
	// Sets default values for this actor's properties
	ATestActor();

	UPROPERTY(VisibleAnywhere)
		class UCameraComponent* cameraComponent;
	
};


ATestActor::ATestActor()
{
 	// Set this actor to call Tick() every frame.  You can turn this off to improve performance if you don't need it.
	PrimaryActorTick.bCanEverTick = true;

	cameraComponent = CreateDefaultSubobject<UCameraComponent>(TEXT("Camera"));
	cameraComponent->SetupAttachment(RootComponent);

}

UCLASS(config=Game)
class AMyProject3Character : public ACharacter
{
	GENERATED_BODY()

public:
    TWeakObjectPtr<UCameraComponent> cameraComponent;

protected:
    virtual void BeginPlay() override;
}



void AMyProject3Character::BeginPlay()
{
	Super::BeginPlay();
	TArray<AActor*> arrayActor;
	UGameplayStatics::GetAllActorsOfClass(GetWorld(), ATestActor::StaticClass(), arrayActor);
	if (arrayActor.Num() > 0)
	{
		ATestActor* testActor = Cast<ATestActor>(arrayActor[0]);
		if (nullptr == testActor)
			return;

		cameraComponent = testActor->cameraComponent;
	}
}

这里CameraComponent组件创建与Te'stActor，但是AMyproject2Character需要保存临时变量的时候就用弱指针保存。

 

局部创建的UObject对象GC

局部创建并且在局部使用的UObject要调用AddToRoot来防止被GC, 然后 RemoveFromRoot来移除引用能得到GC

UCLASS()
class MYPROJECT4_API UTestObject : public UObject
{
	GENERATED_BODY()

public:
	UTestObject()
	{

	}
	float a;
	
	
};


void AMyProject4Character::BeginPlay()
{
	Super::BeginPlay();

	UTestObject* testObject = NewObject<UTestObject>(this);

	testObject->AddToRoot();
	testObject->a = 1.0f;
	UE_LOG(LogTemp, Error, TEXT("xxxx = %f"), testObject->a);

	
	testObject->RemoveFromRoot();
}

普通结构体Struct的GC

不继承UObject和UStruct对象的结构体的GC有下面几条

TSharedPtr

共享智能指针，类似C++标准库的共享智能指针，不能用于UObject对象(TWeakPtr倒是可以用于UObject), 因为UObject有自己 专门GC的一套规则。总之TSharedPtr用于自定义的结构体(不继承UObject)。

如下所示：

class MYPROJECT2_API FTest
{
public:
	FTest();
	~FTest();
};


#include "FTest.h"

FTest::FTest()
{
	UE_LOG(LogTemp, Warning, TEXT("1111FTest Constrction"));
}

FTest::~FTest()
{
	UE_LOG(LogTemp, Warning, TEXT("2222FTest Deconstrction"));
}

UCLASS()
class MYPROJECT2_API ATestActor : public AActor
{
    GENERATED_BODY()
    
public:    
    // Sets default values for this actor's properties
    ATestActor();


    TSharedPtr<FTest> Test;
protected:
    // Called when the game starts or when spawned
    virtual void BeginPlay() override;

}

// Called when the game starts or when spawned
void ATestActor::BeginPlay()
{
    Super::BeginPlay();

    Test = MakeShareable(new FTest());
    
}

 

PIE运行时Actor创建：

PIE取消运行Actor销毁：

 

如果是局部变量的结构体创建TSharedPtr:


void ATestActor::BeginPlay()
{
	Super::BeginPlay();


	TSharedPtr<FTest> Test;
	Test = MakeShareable(new FTest());

}

 

FGCObject

上面我们说到了UObject的情况，采用NewObject创建和UPROPERTY()标记来进行GC。而不继承UObject的自定义结构体采用MakeShareable来创建SharedPtr来管理GC。这时候一个特殊的情况出现了玩意，一个不继承UObject的结构体中出现UObject对象怎么办？如下面所示：

 */
UCLASS(BlueprintType, notplaceable, MinimalAPI)
class UCameraAnim : public UObject
{
    。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
}

class UCameraAnim;
/**
 * 
 */

class MYPROJECT2_API FTest
{
public:
	FTest();
	~FTest();

	UPROPERTY()
	UCameraAnim* CameraAnim;
};

这种情况下，我试过，如果用MakeShareable创建结构体指针，然后直接操作结构体的UObject对象进行NewObjec创建，结构体本身的访问没问题，但是结构体里面的UObject对象一段时间后自动GC掉，成为野指针，不能访问。这种情况怎么解决呢？UE4为我们提供了FGCObject ，我们的结构体继承FGCObject ，然后用AddReferencedObjects 方法引用结构体里的所有UObject对象，这里的UObject对象不需要被UPROPERTY()标记， 如下所示

#include "GCObject.h"

class UCameraAnim;
/**
 * 
 */
class MYPROJECT2_API FTest :public FGCObject
{
public:
	FTest();
	~FTest();

	UCameraAnim* CameraAnim;

protected:
	virtual void AddReferencedObjects(FReferenceCollector& Collector) override
	{
		Collector.AddReferencedObject(CameraAnim);
	}
};

 

TSharedRef

本质上共享引用(TSharedRef)和共享指针(TSharedPtr)是差不多的，一样是用于非UObject体系的对象，具备引用计数器，不过TSharedRef和TSharedPtr的很大不同在于，共享引用无法引用空对象，就像C++ 声明空引用，编译直接报错。TSharedRef连
“IsValid”判断是否非空都没有，强逼你使用必定是有效的引用。所以在UE4 的SWidget编程大量使用TSharedRef<SWidget>

如 int& a;

正确的声明定义

TSharedRef<FMyCustom> MyCustom = MakeShared<FMyCustom>();

错误的声明定义：

TSharedRef<FMyCustom> MyCustom;

TSharedRef<FMyCustom> MyCustom = nullptr;

TSharedRef没有空引用，应该持有的对象必须是有效的

 

TSharedPtr转为TSharedRef

TSharedPtr<FMyCustom> aaa = MakeShareable(new FMyCustom);
TSharedRef<FMyCustom> a = aaa.ToSharedRef();

 

一个普通的结构体使用TSharedFromThis继承，就可以拥有AsShared函数让普通的结构体对象转为TSharedRef, 像SWidget这个类本身就使用了TSharedFromThis

struct FMyCustom : TSharedFromThis<FMyCustom>
{
	int a = 1;

	FMyCustom()
	{
		UE_LOG(LogTemp, Error, TEXT("destruct a = %d"), a);
	}

	~FMyCustom()
	{
		UE_LOG(LogTemp, Error, TEXT("undestruct a = %d"), a);
	}
};

FMyCustom MyCustom;
RefCustom = MyCustom.AsShared();

 

TSharedRef可以转化为TSharedPtr， 直接等于就可以了

	TSharedRef<FMyCustom> RefCustom = MakeShared<FMyCustom>();
	TSharedPtr<FMyCustom> PtrCustom = RefCustom;

 

TWeakPtr

上面我们说到了 TWeakObjectPtr 为专门用于UObject, 相应的普通结构体也有弱指针TWeakPtr, 能够访问一个非UObject对象，但是又不造成引用计数+1

一般来说通过TWeakPtr来访问其持有的对象，先是用pin转换为TSharePtr指针，判断对象是否有效后，再访问，而不是直接通过弱指针的IsValid，然后直接访问

struct FMyCustom
{
	int a = 1;

	FMyCustom()
	{
		UE_LOG(LogTemp, Error, TEXT("destruct a = %d"), a);
	}

	~FMyCustom()
	{
		UE_LOG(LogTemp, Error, TEXT("undestruct a = %d"), a);
	}
};


UCLASS()
class MYPROJECT5_API AMyActor : public AActor
{
public:
    
	TWeakPtr<FMyCustom> WeakCustom;
    virtual void BeginPlay() override;
	virtual void Tick(float DeltaTime) override;

}

void AMyActor::BeginPlay()
{
	Super::BeginPlay();

	TSharedPtr<FMyCustom> ShareCustom = MakeShareable(new FMyCustom);

	WeakCustom = ShareCustom;

}

// Called every frame
void AMyActor::Tick(float DeltaTime)
{
	Super::Tick(DeltaTime);
	
	TSharedPtr<FMyCustom> ShareCustom = WeakCustom.Pin();
	if (ShareCustom.IsValid())
	{
		UE_LOG(LogTemp, Error, TEXT("a = %d"), ShareCustom->a);
	}

}

 

很显然，弱指针没有引用到局部的智能创建的对象，所以没有“Tick a  = 1”的log

 

TSharedPtr，TSharedRef, TWeakPtr在容器使用事项

得注意：弱指针(TWeakPtr)对象不能作为Set或者Map的Key，因为一个对象被GC掉无法通知一个容器的Key, 像TMap<TWeakPtr<FMyCustom>, int>就是不正当的使用手法，当然TWeakPtr可以作为容器的Value,  TMap<int,TWeakPtr<FMyCustom>>毫无问题。

而TSharedPtr和TSharedRef既可以当作容器的Key，也可以作为容器的Value.

 

参考资料

[1] https://docs.unrealengine.com/en-US/Programming/UnrealArchitecture/SmartPointerLibrary/index.html