斯坦福 UE4 C++ ActionRoguelike游戏实例教程 06.敲定AI——游戏框架拓展和细节优化
斯坦福课程 UE4 C++ ActionRoguelike游戏实例教程 0.绪论
概述
这篇文章对应课程13课， 50~54节。虽然标题是敲定AI，实际内容和AI关联并不大，主要工作是对游戏内各种细节做优化，涉及到的新知识并不多。本篇文章便出于记录的目的，对课程里进行的各种优化做下简单讲解。具体进行了哪些优化，让我们边做边说。
目录
- 设置死亡布娃娃效果
- AI被攻击时切换目标
- 使用静态成员函数优化代码架构
- 优化开火逻辑（随机散射、碰撞检测）
死亡布娃娃效果
布娃娃效果是什么？不知道读者们有没有见过断了线的木偶，四肢瘫软地趴在地上。顾名思义，就是使角色像布娃娃一样瘫软，常用在游戏角色死亡后的场景里，就像一个人被抽去了全部力气，只能受重力或者其他外力摆布。
在UE里，我们只需要对角色的骨架网格组件开启物理模拟，并取消控制器类对角色的控制权即可，让这个世界的物理法则作用于骨架，并抽去他的所有力量。
我们只需要在角色死亡的时候开启布娃娃效果，上篇文章对于角色死亡，我仅使其马上Destory。既然要开启布娃娃效果，那么需要延长它的生命好让我们观察它一会儿。具体的实现代码如下：
void ASurAiCharacter::OnHealthChanged(AActor* InstigatorActor, USurAttributeComponent* OwningComp, float NewHealth,
float Delta)
{
if(NewHealth <= 0.f && Delta < 0)
{
AAIController* AIC = Cast<AAIController>(GetController());
if(AIC)
{
AIC->GetBrainComponent()->StopLogic("Killed");
}
//GEngine->AddOnScreenDebugMessage(-1, 5.f, FColor::Yellow, TEXT("Killed an AI"));
GetMesh()->SetAllBodiesSimulatePhysics(true);
GetMesh()->SetCollisionEnabled(ECollisionEnabled::PhysicsOnly);
SetLifeSpan(10.f);
}
}
让我解释一下这段代码发生了什么：
- 当生命值变化时，如果当前生命值小于0，则执行后面的逻辑
- 获取AI控制器，停止他的行为树。没错，获取行为树的方法是调用
GetBrainComponent()函数，通常Brain组件指的是AI的决策部分，这里当然就是行为树了。停止逻辑时可以传入一段字符串，作为调试的信息。 - 获取AI角色的骨骼网格体。由于骨骼网格体在Character类中是私有成员，因此这里只能使用函数的方式获取。然后设置骨骼网格体的全部部位都为物理模拟。
- 设置为物理模拟还不够，还需要设置骨骼网格体的碰撞类型为
PhysicsOnly或者QueryAndPhysics，对应编辑器中的仅物理和已启用碰撞，这里设置成了仅物理，因为我不希望后续让他参与到碰撞查询中。 - 最后使用
SetLifeSpan设置AI角色剩下的生命长度。这个函数原理很简单，就是设置了一个Destory的定时器，没有什么特别的。
对于第三步和第四步，我和课程中的做法有一点点出入，因为在测试的时候发生了许多有趣的事情。我在这里详细的说一说我的发现：
教程里一开始使用了这条语句试图做到布娃娃系统
GetMesh()->SetAllBodiesSimulatePhysics(true);
代码执行表现为人物确实像布娃娃一样瘫软了，但是却穿过脚下的地板直直坠落了下去。暂停查看发现，人物的胶囊体还在地上，网格体却掉了下去（直接从地板穿过去了，然后无限地坠落）。
查询官方文档发现，这个函数的作用是为将骨骼网格体的所有部位都设置成了物理模拟，却不修改网格体组件的物理模拟标识，这是什么意思？意思是网格体仍没有启用物理模拟，但是物理模拟却实实在在的作用在了网格体的每一个部位上。
为什么骨骼体会掉下去呢？
这里必须提一点，网格体的默认碰撞设置是“仅查询”，意思是网格体组件不会与其他物体产生物理效应（碰撞阻挡之类的），在这种状态下是不允许物理模拟的（可能是编辑器害怕出现什么BUG，或者是这种设置没有任何意义），而这个函数绕开了这一点（因为它不会修改物理模拟的标识），让部位能够进行物理模拟。又由于网格体是碰撞设置是“仅查询”，它不会碰到这世上的所有东西，所以会直接掉下去。只要将网格体的碰撞设置设置为“仅物理”或者“启用碰撞”，就不会穿墙了。因此课程在这里，新加了一条代码：
GetMesh()->SetCollisionProfileName("Ragdoll");
他直接修改了骨骼网格体的碰撞预设为Ragdoll，在这个碰撞预设中，碰撞设置是已启用碰撞，即允许物理和查询，因此骨骼体可以与场景中的物体产生碰撞和一些物理效应，就不会穿过去了。
新的问题出现了，如果在编辑器中直接将网格体预设设置为Ragdoll， AI小兵在刚开始运行的时候就会直接变成布娃娃。按逻辑来说，要让小兵死后变成布娃娃只需要SetCollisionProfileName即可，不需要开启所有部位的物理模拟，然而在实测中，我执行了>SetCollisionProfileName("Ragdoll")，但是角色依然屹立不倒。这点让我百思不得其解，也许是UE编辑器中的设置与代码里的设置有些出入吧，最后我作出了妥协。
我在查询了SetCollisionProfileName函数发现，函数本身是建议在构造函数中使用的，在其他地方使用不保证能产生你想要的效果。好吧，既然我们想要的只是Ragdoll预设中的已启用碰撞，那我改碰撞设置就是了。最后我改成了SetCollisionEnabled(ECollisionEnabled::PhysicsOnly);同样可以达成效果，并且也不需要大刀阔斧地修改碰撞预设。
以上内容只是笔者实验过程中产生的疑惑，至今仍有一些问题没有解决。没有关系，跟着代码的步骤走，你仍然可以获得想要的结果。现在产生的问题，等以后有了一定的知识储备，那就不再是问题了。
看看最后达成的效果：
AI被攻击时切换目标
添加切换目标的代码很简单，之前已经做过，就是获取黑板组件设置黑板键即可。注意到OnPawnSeen中的部分代码也有相同的逻辑，出于不复制粘贴代码的原则，将设置目标抽象为一个函数，定义SetTargetActor
void ASurAiCharacter::SetTargetActor(AActor* TargetActor)
{
AAIController* AIC = Cast<AAIController>(GetController());
if(AIC)
{
AIC->GetBlackboardComponent()->SetValueAsObject(TargetActorKey, TargetActor);
}
}
对应的OnPawnSeen也作简单修改：
void ASurAiCharacter::OnPawnSeen(APawn* Pawn)
{
SetTargetActor(Pawn);
DrawDebugString(GetWorld(), GetActorLocation(), "PLAYER SPOTTED", nullptr, FColor::White, 5);
}
实现切换目标的逻辑主要体现在OnHealthChanged函数里，我们只需要在原来的逻辑前加上设置目标的函数即可，这里还添加了不考虑自己攻击自己的情况：
void ASurAiCharacter::OnHealthChanged(AActor* InstigatorActor, USurAttributeComponent* OwningComp, float NewHealth,
float Delta)
{
if(InstigatorActor != this)
{
SetTargetActor(InstigatorActor);
}
//………后面是原本的逻辑
}
原先的属性组件中，广播的Instigator是nullptr。这里我们修改了ApplyHealthChanges的参数列表，添加了AActor* InstigatorActor，允许调用者传入自己的指针。然后将广播的Instigator修改为InstigatorActor。注意，其他用到ApplyHealthChanges的地方也需要修改。
当然，在实际开发并不建议这样改函数定义，因为如果很多地方用到了这个函数，多处修改会很让开发人员头疼的。
bool USurAttributeComponent::ApplyHealthChanges(AActor* InstigatorActor, float Delta)
{
health += Delta;
if(health > MaxHealth)
{
Delta = MaxHealth - health;
health = MaxHealth;
}
OnHealthChanged.Broadcast(InstigatorActor, this, health, Delta);
return true;
}
一点细节需要注意一下，，子弹打中人后传入的是自己的Instigator，也就是射出子弹的Character。因此在生成子弹的时候，注意在ActorSpawnParameters.Instigator中传入自己的指针，这样才能被子弹获取。
//在生成子弹的时候设置ActorSpawnParameters
FActorSpawnParameters params;
params.Instigator = MyPawn;
最终效果：
如果AI小兵比较拥挤的话，你甚至可以看到他们互相攻击，真是一场好戏呀。
添加静态函数
如果要获取属性组件，我们需要写这么一行很长很长的代码来实现我们的想法。
USurAttributeComponent* AttributeComp = Cast<USurAttributeComponent>(Bot->GetComponentByClass(USurAttributeComponent::StaticClass()));
这里课程教了一个优化代码架构的小办法，就是使用静态函数的方式来优化代码的可读性。读者也可以学习和模仿UE中的GameplayStatics库中的写法，里面定义了很多获取游戏内常用资源的方法，比如获取控制器，获取所有Actor等。同样的，你也可以继承FunctionLibrary类来拓展UE的函数库，这里我就不展开叙述了。
现在我们想轻松地获得一个属性组件，不想再写这么长一串代码怎么办？我们可以定义一个获取属性组件的静态函数，将这个函数定义在SurAttributeComponent类中，因为功能和类是紧密相关的，所以在使用的时候可以减少部分记忆负担。
为了方便使用，在这里我定义了两个静态函数,实现也很简单。注意到我对IsActorAlive使用了meta关键字，meta为元数据的意思，这里使用了其中的DisplayName，即为该函数在蓝图中起了个别名，因此在蓝图搜素IsAlive也能搜到该静态函数。
//SurAttributeComponent.h
//获取Actor的属性组件
UFUNCTION(BlueprintCallable, Category = "Attributes")
static USurAttributeComponent* GetAttributes(AActor* TargetActor);
//判断Actor是否还活着
UFUNCTION(BlueprintCallable, Category = "Attributes", meta = (DisplayName = "IsAlive"))
static bool IsActorAlive(AActor* TargetActor);
//SurAttributeComponent.cpp
USurAttributeComponent* USurAttributeComponent::GetAttributes(AActor* TargetActor)
{
if(TargetActor)
{
return Cast<USurAttributeComponent>(TargetActor->GetComponentByClass(USurAttributeComponent::StaticClass()));
}
return nullptr;
}
bool USurAttributeComponent::IsActorAlive(AActor* TargetActor)
{
USurAttributeComponent* AttrComp = GetAttributes(TargetActor);
if(AttrComp)
{
return AttrComp->IsAlive();
}
return false;
}
修改完后，现在只需要使用USAttributeComponent* AttributeComp = USAttributeComponent::GetAttributes(MyActor); 就可以获取属性了。
优化开火逻辑（随机散射、不打尸体）
目前AI小兵只要获取到玩家的角色对象，就会不断开火，即使玩家已经死亡倒地；另外的，AI小兵的准头似乎太好了，从来不马枪，对玩家躲闪子弹来说非常不友好。本节内容来优化这些细节。
我们主要修改的地方是SBTTask_RangeAttack类，我为这个类新加了一个float类型的MaxBulletSpread，并将其暴露在蓝图中，为的就是设定子弹偏移的范围。
在ExecuteTask函数的修改中，我新增了判断玩家死亡的逻辑，和使用FMath::RandRange生成随机偏移量，读者可以与之前的代码进行对比，自行测试。
有一个小细节需要注意一下，部分同学可能想在检测到玩家死亡的时候，就让他立刻更换目标，或者将目标对象设为nullptr。想法是可以，但是尽量别在ExecuteTask里实现。出于职责单一原则，行为树的Task尽量只做一件事情，更换目标不是当前这个发射子弹的Task所需要决定的。
EBTNodeResult::Type USBTTask_RangeAttack::ExecuteTask(UBehaviorTreeComponent& OwnerComp, uint8* NodeMemory)
{
AAIController* MyController = OwnerComp.GetAIOwner();
if(ensure(MyController))
{
ACharacter* MyPawn = Cast<ACharacter>(MyController->GetPawn());
if(MyPawn == nullptr)
{
return EBTNodeResult::Failed;
}
AActor* TargetActor = Cast<AActor>(OwnerComp.GetBlackboardComponent()->GetValueAsObject("TargetActor"));
if(TargetActor == nullptr)
{
return EBTNodeResult::Failed;
}
//如果目标死了，就不进行攻击。这里并不需要更换目标或者其他操作，因为这不是这个Task应该做的事情
if(!USurAttributeComponent::IsActorAlive(TargetActor))
{
return EBTNodeResult::Failed;
}
FVector MuzzleLocation = MyPawn->GetMesh()->GetSocketLocation("Muzzle_01");
//方向向量=目标位置-当前位置
FVector Direction = TargetActor->GetActorLocation() - MuzzleLocation;
FRotator MuzzleRotation = Direction.Rotation();
//添加随机偏移
MuzzleRotation.Pitch += FMath::RandRange(0.f, MaxBulletSpread);
MuzzleRotation.Yaw += FMath::RandRange(-MaxBulletSpread, MaxBulletSpread);
FActorSpawnParameters params;
params.Instigator = MyPawn;
params.SpawnCollisionHandlingOverride = ESpawnActorCollisionHandlingMethod::AlwaysSpawn;
ensure(ProjectileClass);
AActor* NewProj = GetWorld()->SpawnActor<AActor>(ProjectileClass, MuzzleLocation, MuzzleRotation, params);
return NewProj ? EBTNodeResult::Succeeded : EBTNodeResult::Failed;
}
return EBTNodeResult::Failed;
}
总结
本文根据课程实现了一系列效果，为我们的游戏添加了更多有趣的功能。本来还想把54节的受击闪光功能做出来的，由于我使用的是官方的《虚幻争霸：小兵》资源包，里面的材质和课程的大相径庭，功能也复杂的多。笔者经过一番尝试，由于材质相关知识的欠缺，闪光功能没有成功实现，留给读者自己研究，或者让我日后补充上去吧。
参考链接
UE4 C++：UPROPERTY宏、属性说明符、元数据说明符https://blog.csdn.net/Jason6620/article/details/126502800
