UE4 - 对象有反射 - 为什么要使用 C++？答案

【问题标题】：UE4 - Object has reflection - why to use C++ then?UE4 - 对象有反射 - 为什么要使用 C++？
【发布时间】：2016-03-03 08:04:54
【问题描述】：

我一直认为 UE 比 Unity 快，因为 UE 使用 C++ 和 Unity C#。 C++ 的哲学在这里似乎被打破了，那就是你为你使用的东西付费。现在添加了反射和垃圾收集。那么，如果 UE4 用 C++ 制作另一个 C#，为什么还要更快呢？

【问题讨论】：

从高级实体的角度来看，反射并不是很昂贵，而且 C++ 超过 C# 的速度不仅仅归结为反射。其中很大一部分与内存分配有关，例如也就是说，仅从反射的角度来看，UE 4 并没有将它用于最低级别的 UDT。它仍然是为你使用的东西付费——他们没有将它统一添加到整个系统中的每个struct/class。
也许广义地说，C++ 仍然可以让您深入到最低级别的 C 风格代码——顺序/固定内存分配器只处理原始位和字节块，例如UDT 可以连续分配，即使它们不是一次全部分配。那些高级 ECS 风格的接口通常不是对性能最关键的部分——它是那些紧密的循环，代码库中相对较小的部分，我们从深入到最低级别的调整原生代码中受益。
这可能会导致：“为什么不采用 C# 并在 C++ 中实现对性能至关重要的小部分？”这可能是一个非常合理的策略——一种语言用于生产力，另一种语言用于性能。困难在于，即使对性能至关重要的部分很小，用一种语言完成这一切通常会更容易一些……采用 C++ 之类的东西并添加可以通过反射查询的属性等概念，仍然能够避免关键区域的此类成本......与使用统一具有此功能的语言并寻求另一种语言的速度相比。

标签： c# c++ unity3d unreal-engine4

【解决方案1】：

我不确定这是否是一个完整的答案，我试图说明为什么 Unreals 反射和它的 GC 并不意味着它必须像 C# 一样慢。

反射

C# 有一个非常强大的反射系统，它允许你在运行时做一些疯狂的事情（构造泛型类，generating functions）。这是因为 C# 被编译成一个字节码，该字节码是编译到执行的机器代码中的即时 (JIT)。许多反射是在公共语言接口 (CLI)¹ 中实现的。这是以速度为代价的——代码必须在运行时编译，因此可以进行不那么激进的优化（因为用户正在等待程序启动，所以执行它们的时间更少）。

另一方面，Unreal 中的反射系统是在编译时通过生成大量代码来实现的，然后这些代码也由同一个 C++ 编译器编译。当然，如果您广泛使用此反射系统（按名称调用函数，动态访问属性），它会比不使用时慢，并且您将失去对该代码的大量编译时优化。但是，如果您不这样做并且您只是偶尔获得一个类的类型，那么您为反射系统支付的主要成本就是您的二进制文件的大小（和编译时间）。

垃圾回收

我不知道虚幻垃圾收集系统的细节，所以这部分可能不完整。通常，游戏开发者关心 GC（或缺乏 GC）的原因是：

当您有大量快速分配/解除分配时，GC 语言可能会很浪费²。在 C++ 中，当您知道数据将很快被丢弃时，您可以在堆栈上分配（更快³）。
您（开发人员）不知道何时会触发 GC，这会导致平滑帧速率中断。通常，开发人员更愿意控制垃圾回收发生的时间。

Unreal 可以避免第一个问题，因为无论如何只有 UObjects 会被 GC 处理。这意味着您仍然可以使用普通类而不必担心垃圾收集器，并在适当的时候愉快地在堆栈上分配。

对于第二点，我不确定 GC 在 Unreal 中是如何实现的，但可以想象他们已经考虑到这一点并且有办法避开障碍。

总之，即使使用基本版本的反射和 GC，Unreal 仍然能够使用使 C++ 比 C# 更快的特性（更积极的优化、堆栈分配）。

¹：How is reflection implemented in C#?

²：Examples of wasteful heap allocations

³：Which is faster: Stack allocation or Heap allocation

【讨论】：