C++多线程入门：多线程通信与同步

2024-03-27

线程的状态

线程拥有的状态：

初始化：准备创建线程。
就绪：等待线程执行。
运行：调用该线程，执行逻辑。
阻塞：该线程被挂起，等待重新唤醒，阻塞包括锁、事件、信号量阻塞，延迟等。
退出：结束线程并释放资源。

线程的竞争状态：

竞争状态：包括读写状态的竞争
临界区：读写数据的代码片段

为了保护临界区的状态，一般使用锁来控制。

使用锁

一般锁

一般可以使用锁来保证对临界区的控制：

#include <thread>
#include <mutex>

static mutex mtx;
void ThreadMutex()
{
    for(;;){
        mtx.lock();
        // 执行逻辑
        mtx.unlock();
    }
}

这是锁最普通的用法，但上述逻辑存在bug：当锁使用完成后释放锁，在for中跳转到下一个逻辑是相当快的，就可能导致unlock后还未来得及释放就再次上锁，导致下一个循环逻辑阻塞。
因此可以延后来确保锁被释放：

//...
mtx.unlock();
this_thread::sleep_for(1ms);
//...

超时锁

超时锁可以记录锁的获取情况，如果获取到锁则返回true，大致使用如下：

#include <thread>
#include <mutex>

timed_thread tmtx;
void ThreadTimedMutex()
{
    for(;;){
        if(!tmtx.try_lock_for(300ms)){
            // 进行日记记录

            // 获取锁会消耗资源，等待一段时间重新获取以节省资源
            this_thread::sleep_for(200ms);
            continue;
        }
        // 执行逻辑代码

        tmtx.unlock();
    }
}

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C++多线程入门：第一个多线程程序

2024-03-25

使用C++多线程

使用平台为Windows，使用多线程时需要包含thread头文件。

第一个多线程程序：循环打印一个话。

#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std;

void FirstThread()
{
    cout << "first thread and the thread id = "  << this_thread::get_id << endl;
    for(int i=0;i<10;i++){
        cout << "thread sleep 100ms" << endl;
        this_thread::sleep_for(100ms);   
        //this_thread::sleep_for(chrono::seconds(time)) 
    }
    cout << "thread end" << endl;
}

void test()
{
    cout << "the main thread id = " << this_thread::get_id << endl;
    thread th(FirstThread);
    cout << "waitting sub thread over" << endl;
    //th.join();  //main thread block join会在主线程执行
    th.detach();    // 将子线程与主线程分离

    getchar();
}

int main()
{   
    test();    
    return 0;
}

欲要使用多线程，先声明了一个thread对象，并用FirstThread来进行初始化，当线程执行时就会执行FirstThread函数。
将线程启动有两种方式，第一种是使用join函数，join会阻塞当前线程的执行，当子线程执行完毕后才会继续执行；第二种是detach函数，他将函数的执行与主线程分离。

本例的一些问题：

使用detach时，当主线程退出后子线程不一定会退出，可能还在执行。
main结束后清理空间，此时子线程可能会访问非法内存，本例中使用getchar阻塞线程来避免这种情况。

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初步使用GAS制作连击动画

2024-03-17

准备工作

使用UE5.2和Vs2022.

GAS全名为Gameplay Ability System，是UE官方提供的一套技能系统，用于将角色的属性技能等于角色进行解耦方便扩展和修改，使用GAS要求为C++项目。

新建一个C++的空项目，在编辑器中搜索Ability System启动插件，在Build.cs中添加”GameplayTasks”，”GameplayAbilities”和”GameplayTags”三个模块。

重新启动项目，就可以使用GAS了。

GAS的一些基础知识

GAS的一个核心组件是AbilitySystemComponent（ASC），绝大多数关于技能的操作都要依赖于它。

使用各种技能需要GameplayAbility（GA），它是一个技能基类，可以用于派生处各种技能。

关于技能的描述也触发，UE使用的是GameplayTag标签系统来完成，由GameplayTagContainer来存储，在连击的制作的同样使用不同的Tag来完成激活。

GameplayEffect（GE）主要用于描述技能效果，如各种各样的Buff效果，需要应用的伤害。

AttributeSet用于存放角色的属性，用于计算技能伤害、消耗等。

此外GAS还包括碰撞检测、音效、特效等等，这些通过GameplayCue来实现。

制作第一个技能

首先在C++中添加技能组件并提供添加技能的配置项：

class AMainCharacter:public ACharacter,public IAbilitySystemInterface
{
public:
    AMainCharacter()
    {
        AbilitySystemComponent = CreateDefaultSubobject<UAbilitySystemComponent>(TEXT("AbilitySystemComponent"));
    }

    // 主要用于服务端使用，因为这是单机项目，所以并不需要
    virtual void PossessedBy(AController* NewController) override
    {
        Super::PossessedBy(NewController);

        if (!NewController) {
            return;
        }

        SetOwner(NewController);
    }

    virtual class UAbilitySystemComponent* GetAbilitySystemComponent() const override
    {
        return AbilitySystemComponent;
    }

	UPROPERTY(EditAnywhere,BlueprintReadWrite)
	class UAbilitySystemComponent* AbilitySystemComponent;

protected:
    UPROPERTY(EditAnywhere,Category="Abilitiies")
    TArray<TSubclassOf<class GameplayAbility>> Abilities;

    // 在BeginPlay中调用
    void InitAbility()
    {
        if(!AbilitySystemComponent){
            return;
        }

        AbilitySystemComponent->InitAbilityActorInfo(this,this);

        for(int32 i=0;i<Abilities.Num();i++)
        {
            AbilitySystemComponent->GiveAbility(FGameplayAbilitySpec(Abilities[i]));
        }
    }
};

回到UE中，制作一个GA，继承GameplayAbility来实现一个播放蒙太奇的技能：
直接在ActivateAbility后选择播放蒙太奇并填入相应动画即可。

技能触发选择使用GameplayTag，其中主要用到的是AbilityTag、ActivationOwnedTag。前者是属于该技能的标签；而后者用于激活该技能，当技能持有该标签时可以由TriggerEvent进行激活。

在回到主角的动画在Abilities中添加该技能，可以在蓝图中配置一个输出调用技能组件的ActivateAbilityByTag函数来触发技能，
或者在输入中配置该技能的触发。

制作连击

实现方法

制作连击的核心逻辑是首先判断当前角色是否处于攻击状态，如果没有，则触发第一段攻击，否则判断是否处于能够连击状态，如果是则可以进入下一段，否则就继续等待。

使用伪代码表示为：

void Attack()
{
    if(!bAttacking)
    {
        ComboCount = 0;
        bAttacking = true;
        PlayAttackMontage(ComboCount);
    }
    else
    {
        if(bCanCombo)
        {
            ComboCount++;
            if(ComboCount>=MaxCount)
            {
                ComboCount = 0;
            }
            PlayAttackMontage(ComboCount);
        }
    }
}

bCanCombo和bAttacking使用GameplayTag来作为可以攻击状态的Buff，并且它们的状态由动画通知来更改。

具体代码

制作一个可供判断连击的GA

创建一个继承自GameplayAbility的GA，并做出如下设置：

// 使用数据表存储攻击动画数据
USTRUCT(BlueprintType)
struct FComboData:public FTableRowBase
{
    GENERATED_BODY()
public:
    FComboData():AttackMontage{nullptr},PlayRate{1.0f}{}

    // 需要播放的蒙太奇
    UPROPERTY(EditAnywhere)
    UAnimMontage* AttackMontage;

    // 播放速度
    UPROPERTY(EditAnywhere)
    float PlayRate;
};


class UGA_Combo:public UGameplayAbility
{
public:
    // GA的触发逻辑
    virtual void ActivateAbility(const FGameplayAbilitySpecHandle Handle, const FGameplayAbilityActorInfo* ActorInfo, const FGameplayAbilityActivationInfo ActivationInfo, const FGameplayEventData* TriggerEventData) override;

protected:
    bool GetComboData();

    UPROPERTY(EditAnywhere,Category="Abilities")
    UGameplayTag CanCombo;

    UPROPERTY(EditAnywhere,Category="Abilities")
    UGameplayTag Attacking;

    UPROPERTY()
    TArray<FComboData> ComboData;

    UPROPERTY(EditAnywhere)
    UDataTable* ComboDataTable;

    // 作为连击段数标识
    static int32 ComboCount;
};

在cpp中给出实现：

int32 UGA_Combo::ComboCount = 0;
bool GetComboData()
{
    if(!ComboDataTable)
    {
        return false;
    }
    FString WorldContextString;
    TArray<FComboData*> Ans;
    ComboDataTable->GetAllRows<FComboData>(WorldContextString,Ans);
    for(FComboData* Combo:Ans)
    {
        ComboData.Add(*Combo);
    }
    return ComboData.Num()>0;
}

void UGA_Combo::ActivateAbility(const FGameplayAbilitySpecHandle Handle, const FGameplayAbilityActorInfo* ActorInfo, const FGameplayAbilityActivationInfo ActivationInfo, const FGameplayEventData* TriggerEventData)
{
    Super::ActivateAbility(Handle,ActorInfo,ActivationInfo,TriggerEventData);

    if(ComboData.IsEmpty())
    {
        if(!GetComboData())
        {
            return;
        }
    }

    IAbilitySystemInterface* AbilitySystemInterface = Cast<IAbilitySystemInterface>(GetAvatarActorFromActorInfo());
    if(!AbilitySystemInterface)
    {
        return;
    }
    UAbilitySystemComponent* AbilityComponent = AbilitySystemInterface->GetAbilitySystemComponent();

    if(!AbilityComponent)
    {
        return;
    }
    
    if(!AbilityComponent->HasMatchingGameplayTag(Attacking))
    {
        ComboCount = 0;
        PlayMontage(ComboData[ComboCount].AttackMontage,ComboData[ComboCount].PlayRate);
        // 在这里添加应用GE的逻辑
        // 并在动画通知中移除这些GE
        // AbilityComponent->ApplyGameplayEffectToSelf(CanCombo);
        // AbilityComponent->ApplyGameplayEffectToSelf(Attacking);
    }
    else
    {
        if(AbilityComponent->HasMatchingGameplayTag(CanCombo))
        {
            ComboCount++;
            if(ComboCount>=ComboData.Num())
            {
                ComboCount = 0;
            }
            PlayMontage(ComboData[ComboCount].AttackMontage,ComboData[ComboCount].PlayRate);
        }
    }
}

最后在输入时触发这个GA即可

参考

CSDN：https://blog.csdn.net/xcinkey/category_11430365.html
文章中包含了对GAS的一些简单介绍以及制作连击的方法
Github：https://github.com/BillEliot/GASDocumentation_Chinese
这是由大佬翻译的GAS的一个民间文档，其中有更详细的介绍和使用

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使用Spine动画

2024-01-23

准备工作

使用UE版本为4.27，Vs为2022。

在官网下载Spine插件，下载链接：https://github.com/EsotericSoftware/spine-runtimes
在EpieGame中安装PaperZD插件
安装PaperZDForSpine2D插件以在PaperZD中使用Spine动画，下载链接：https://github.com/heavybullets/PaperZDForSpine2D

在Build.cs中添加”Paper2D”以后续编译可以通过。

使用Spine动画

创建Spine动画

导入Spine动画，要注意安装插件版本和动画版本要保持一致。

在所有的插件都安装完成以后在内容浏览器中右键可以看到PaperZD选项，选择AnimSource，就可以看到由Spine动画的额外选项（PaperZD默认的为Flipbook动画，安装插件后可以选择spine动画）。

选择AnimSource后，进入选择碎图集和骨骼信息，随后新建动画(AddNew)，可以在细节面板中预览和选择动画。

此外在动画下方还有时间轴，可以在这里添加事件通知。

使用Spine动画

新建一个C++类，在选择父类时选择PaperZDCharacter或者PaperZDCharacter_Spine2D，两者都可以，以后者为父类创建一个新的类（命名为Hero），跳转到PaperZDCharacter_Spine2D中可以看到为我们提供了两个组件，为了后续方便使用可以新增两个函数来获取这两个组件，添加完成后类如下：

UCLASS()
class PAPERZDFORSPINE2D_API APaperZDCharacter_Spine2D : public APaperZDCharacter
{
	GENERATED_BODY()

	/* Spine renderer component. */
	UPROPERTY(VisibleAnywhere, BlueprintReadOnly, Category = "Spine2D", meta = (AllowPrivateAccess = "true"))
	USpineSkeletonRendererComponent* SpineRenderer;

	/* Skeleton animation component. */
	UPROPERTY(VisibleAnywhere, BlueprintReadOnly, Category = "Spine2D", meta = (AllowPrivateAccess = "true"))
	USpineSkeletonAnimationComponent* SpineAnimationComponent;

public:
	APaperZDCharacter_Spine2D();

	FORCEINLINE USpineSkeletonAnimationComponent* GetSpineSkeletonAnimationComponent() { return SpineAnimationComponent; }

	FORCEINLINE USpineSkeletonRendererComponent* GetSpineSkeletonRenderComponent() { return SpineRenderer; }
	   	
};

回到Hero类中，添加摄象机吊臂和摄象机组件并初始化，在编辑器中以Hero类新建一个蓝图类BP_Hero，其中主要包括：胶囊体。摄象机以吊臂、两个渲染组件、两个动画组件、Movement组件。
在SpineAnimation组件中选择碎图集和骨骼，并调整到合适大小。

使用Spine动画状态机

回到内容浏览器，在PaperZD中选中AnimBP来构建我们的状态机，2D状态机的使用与普通的状态机类似，基本功能都有。

在AnimBP的事件图表中有EventOnInit和EventOnTick两个事件，对应可以理解为BeginPlay和UpdateAnimation；在类默认设置中可以选择ParentClass。

我们要使用自己的AnimInstance，所以新建一个C++类，继承自PaperZDAnimInstance，跳转到PaperZDAnimInstance中可以找到OnInit和OnTick两个函数，我们需要重写这两个函数，并添加我们自定义的角色：

UCLASS(Blueprintable)
class SPINE_API UHeroPaperZDAnimInstance : public UPaperZDAnimInstance
{
	GENERATED_BODY()

public:
	void OnInit_Implementation();

	void OnTick_Implementation(float DeltaTime);
protected:
	UPROPERTY()
	class AHeroPaperZDCharacter_Spine2D* Hero;
};

PaperZD为我们提供了一些获取属性的接口，可以通过GetPaperCharacter来获取到角色。

回到编辑器，继承自AnimBP类创建一个蓝图ABP_Hero，并在AnimBP中的ParentClass选择该类，这样就可以获取到该类中的各种自定义属性；在BP_Hero中的AnimatinComponent中的AnimInstanceClass选择ABP_Hero。

UCLASS中必须加Blueprintable，否则无法被设置为父类

一些方法

在动画轨道中可以直接新建通知，使用时转到AnimBP中，可以看到左侧的Functions中有新建的通知，可以在其中编写逻辑。
但使用AnimState在需要新建一个state，才能在轨道中选择。新建一个蓝图类，继承自PaperZDAnimNotifyState，其中包含3个重载函数：Begin、End、Tick，可以在其中完成不同的逻辑。

JumpToNode节点，在动画图表中有Jump节点可以用于跳转，可以用来从一个状态强制跳转到另一个状态。
Hero->GetAnimInstance->JumpToNode

使用Playbacks，Playbacks是PaperZD在UE5中新增的功能，功能与蒙太奇类似，可以用于播放插槽内的动画。
Hero->GetAnimInstance->PlayAnimationplaybacks，使用时指定插槽的名称，并在动画图表中新增一个插槽（AddNewSlot）

使用Muti-Directional Sequence，是一个多角度动画集合，可以根据不同的角度播放不同的动画，使用时选择SetDirectionality节点来选择不同角度的动画。

让角色翻转，可以使用SetScaleX或SetScaleY来设置：
GetSpineSkeletonAnimationComponent()->SetScaleX(ScaleValue)

使用骨骼插槽，Spine动画是骨骼动画，同样可以使用骨骼插槽来实现一些功能。在导入的骨骼资源中可以看到Bones、Slots、Skins、Animations四个选项，在创建完成角色后，可以给Bones上添加一些碰撞框等。
例如在root上增加一个box，在蓝图的BeginPlay里选择box->AttachComponentToComponent，Parent选择SpineRender组件，Socket在骨骼资产中选择，这里选择root，如果添加成功，我们可以打印一句AttachOK，失败的话打印AttackFilded，并把box的HiddenInGame设置为false。这就在开始游戏后就可以看到屏幕上打印AttachOK并且能在角色脚底看到box的跟随角色移动。
这可以用来完成一些角色的攻击判定，利用动画通知来决定何时开启和关闭检测，这与一般的攻击响应是类似的。

让Spine动画称为原地动画。如果导入的Spine动画带有位移，但是并不想使用自带的位移动画，可以去Bone的源码中改变WorldX/Y。
对于UE，在安装完成插件后，可以在Plugins/SpinePlugin/Source/SpinePlugin/Public/Spine-cpp/src/spine/Bone.cpp中找到：
void Bone::updateWorldTransform(float x, float y, float rotation, float scaleX, float scaleY, float shearX, float shearY)，在if(!parent)中将_worldX与_worldY注释掉
Unity也是类似逻辑，找到该函数后将worldX与worldY注释掉。

参考

PaperZD的官方文档：https://www.criticalfailure-studio.com/paperzd-documentation/

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虚幻动画

2023-11-28

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虚幻增强输入系统

2023-11-17

增强输入系统

增强输入系统与旧的虚幻输入系统相比，对触发传入的参数进行了升级，可以实现组合，长按等功能，用于处理复杂的输入逻辑。

要启用增强输入系统，则首先在Pulgins中启用EnhancedInputPlugin插件，随后重新打开项目，在Project Settings-Input中找到Default Class，其中可以找到两个类设置，两者均选择Enhanced类。完成使用增强输入系统的初步设置。

要在C++中使用，还需要一些额外的工作，在项目的Build.cs文件中的AddRange中添加*”EnhancedInput”*。

完成所有的前置工作后，就可以在C++中使用增强输入系统了。

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虚幻反射的基础应用

2023-11-08

通过反射获取类的名称

通过继承自UObject的类可以获取到类名。
假如声明了一个名为Player的类，并在GameMode中实例化了一个Player，则可以通过GatName获取到类的名称。
Player的声明：

UCLASS()
class PROJECTNAME_API UPlayer : public UObject
{
    GENERATED_BODY()
public:

};

在GameMode中实例化：

AProjectGameMode::AProjectGameMode()
{
    UPlayer* Player=NewObject<UPlayer>();
    UClass* PlayerClass=Player->GetClass();
    FName PlayerName=PlayerClass->GetFName();
    UE_LOG(LogTemp, Warning, TEXT("Player Name is :%s"), *PlayerName.ToString());
}