这是蓝图解析系列文章的第四部分，将介绍Statement优化和字节码生成
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南京周润发：UE4蓝图解析(三)zhuanlan.zhihu.com
对Statements进行优化
蓝图编译器会对Statements进行简单的优化，由FKismetFunctionContext::ResolveStatements()函数实现。
包括三个步骤：执行流程最终排序，处理对goto的补全，优化无用的jump
执行流程最终排序
此时，LinearExecutionList还只是根据数据引脚依赖进行深度优先拓扑排序生成的节点序列，与真正的节点执行序列还有一些差异，因此需要重新排序。
首先，需要把LinearExecutionList中未生成Statements的节点都去掉，比如K2Node_VariableGet节点和Comment节点，这些去掉的节点会以Terminal的形式参与代码生成。
排序好的节点会存入SortedLinearExecutionList数组中，刚开始时，数组中只有Function Entry一个节点，这比较好理解，因为Function Entry是函数的入口，必定是第一个节点。之后，程序会不断检查数组中的最后一个元素，如果该节点的最后一个Statement为KCST_UnconditionalGoto，那毫无疑问要将goto目标节点作为执行序列的下一个节点加入数组中。但当最后一个元素有多个output执行引脚，或者执行引脚连接了多个节点时，就会造成执行序列的分叉，参考ifthenelse节点。此时，需要把这些后继节点先加入NodesToStartNextChain容器中，然后采用“近似”深度优先的方式处理这些分叉的流程。
为什么是“近似”呢？因为这个执行序列依然只能保证一部分的顺序性，比如UnconditionalGoto指向的节点必定会紧挨着前一个节点，但多层分支直接的节点会形成穿插，所以这里所说的“最终排序”并不会真正意义上生成与逻辑顺序一致的顺序。
goto补全
首先，为什么需要对gotostatement进行补全呢？因为Statement::TargetLabel属性类型也为Statement，当对当前节点生成GotoStatement时，目标节点通常还没进行Statement生成，因此无法立即设置TargetLabel，只能先记下gotostatement和目标引脚的对应关系。因此，GotoStatement需要在此补全TargetLabel为目标节点的第一个Statement，并且设置目标Statement为JumpTarget。另外，如果goto的目标节点为NULL，则说明走到了一个执行流程的末尾，需要把Statement的类型设置为EndOfThread或者EndOfReturn。
优化无用的jump
对于LinearExecutionList中的相邻两个节点，如果前一个节点的最后一个Statement为UnconditionalGoto，且目标为下一个节点的第一个Statement，则这个GotoStatement是可以移除的，可以直接按照顺序执行到下个节点。从这可以看出，为什么K2Node_IfThenElse节点要先生成KCST_GotoIfNot再生成KCST_UnconditionalGoto Statement了，这样有助于把后面的UnconditionalGoto给优化掉。
另外，如果LinearExecutionList的最后一个节点的最后一个Statement为GotoReturn，则也可以优化调，因为逻辑都执行完了。
vm后端生成字节码
首先，如何看到蓝图生成的字节码？
通过ScriptDisassembler工具可以查看蓝图编译后的字节码，最简单的使用方式为在BaseEngine.ini中，把[Kismet]下的CompileDisplaysBinaryBackend参数设为true，这样在编译蓝图时，就会输出蓝图的字节码了。
生成字节码的入口在FKismetCompilerVMBackend::GenerateCodeFromClass函数，函数中会遍历FunctionList，然后调用ConstructFunction为每个函数生成字节码。
ConstructionFunction工作流程为：
FScriptBuilderBase
该类用于处理节点和Statements，并生成字节码
主要属性：
FScriptBytecodeWriter Writer：负责写入字节码，以及管理字节码数组ScriptBuffer
主要方法：
GenerateCodeForStatement：对一个Statement生成字节码，最重要的方法
一些Statement的字节码生成：
KCST_CallFunction Statement
对KCST_CallFunction Statement的处理由EmitFunctionCall()函数实现。如果调用的函数UFunction是否为Native且参数有UArrayProperty，则根据需要先在字节码中写入一个Array Terminal。
然后，如果调用的函数在大ubergraph中，会先取到Statement.TargetLabel在大ubergraph中的字节码偏移量，因为大ubergraph总是第一个进行字节码生成，所以此时偏移必定已知了。取到偏移后，会在Statement.RHS里面做个记录，这样以后生成字节码就知道要往哪跳转了。
对于函数中的Property，如果是返回值，就使用EmitDestinationExpression方法输出给目标赋值的字节码。一个函数最多只有一个返回值，但可以有多个Out输出(比如C++函数中把参数标记成&引用)，这些Out输出不会产生字节码。
接下来要为函数自身产生字节码了。之前提到过，函数通常有一个Context，作为函数的调用者，或者作为一个static函数的执行环境，因此需要先把Statement.FunctionContext输出到字节码中。有一类函数例外，就是KismetMathLibrary中的数学函数，是不需要Context的，因此不用生成相应字节码。
函数又总体上可以分成两类：Final和Virtual。Final函数可以理解为普通函数，即编译期间地址就确定了，因此可以直接把UFunction指针写入字节码。而Virtual函数地址需要在运行时动态查找，因此会把函数的名称写入字节码。
接下来会把函数的UProperty中除返回值外的所有参数对应的Terminal都输出到字节码，通过EmitTerm函数。最后再输出EX_EndFunctionParms表示函数字节码输出全部完成。
例子：
Random Integer节点，主要包含KCST_CallFunction Statement：
使用ScriptDisassembler解析后的字节码输出为：
Label_0x39:
$F: Let (Variable = Expression) #1+8(int64指针)
Variable:
$0: Local variable named CallFunc_RandomInteger_ReturnValue #1+8(int64指针)
Expression:
$68: Call Math (stack node KismetMathLibrary::RandomInteger) #1+8(int64指针)
$1D: literal int32 3 #1+4(int32)
$16: EX_EndFunctionParms #1
Label_0x5A:
Label_0x39表示这个Statement对应字节码数组的位置，用作goto目标位置，之后会进行介绍。0xF字节码为赋值，之后会先跟上一个ReturnValue UProperty指针，为什么这里会写入UProperty指针，下文会介绍。然后是0x0字节码，表示一个本地变量，是Let指令的左值，后面跟上ReturnValue UProperty的指针。之后的0x68代表调用math函数，后面跟上函数UFunction指针。0x1D代表int 常量，后面跟上int32的值。最后为0x16，代表结束函数参数。
上面例子的每一行后面都标记了产生字节码的长度，总和为33byte，刚好为Label_0x5A和Label_0x39之差。
处理EX_CallMath指令的函数如下：
可见，首先从字节码数组中读取UFunction指针，然后使用UFunction的Native Func指针指向的函数处理函数的参数和返回值。
KCST_CallFunction例子中有几个比较重要的函数需要专门介绍一下
FContextEmitter::TryStartContext
用于输出调用函数的Context字节码，或者Terminal.Context的字节码。会先产生一个类似EX_Context的字节码，然后写入Context对应的Terminal。之后还会写入一个2字节或4字节的CodeSkipSizeType，以及Statement.LHS指针。这两个东西在前面Context获取失败时起作用，若Context获取成功，会直接跳过这两个东西的字节码，详细可见解析Context字节码的UObject::ProcessContextOpcode函数。
一个printstring节点的context例子如下：
$19: Context
ObjectExpression:
$20: EX_ObjectConst (000002A597FEF740:KismetSystemLibrary /Script/Engine.Default__KismetSystemLibrary)
Skip Bytes: 0x3D
R-Value Property: (null)
FScriptBuilderBase::EmitTerm(FBPTerminal* Term, UProperty* CoerceProperty = NULL, FBPTerminal* RValueTerm = NULL)
用于为一个Terminal输出字节码。
参数：
Term为要输出字节码的Terminal。
CoerceProperty为EmitTermExpr中处理字面Terminal时用于校验的UProperty，判断字面Terminal是否与UProperty对应
RValueTerm为Context的右值Terminal，与产生Context嵌套链的字节码有关，可以处理null context异常
如果Terminal内联了数学运算Statement，则为这个Statement生成字节码，常用于优化，这样就不用专门为这个Terminal生成“Terminal字节码“了。
如果terminal的Context为Struct类型，则会先输出Terminal关联Property的字节码，之后再为Context执行EmitTerm。
其他情况下，最终都会调用到EmitTermExpr方法，执行最具体的字节码生成。
FScriptBuilderBase::EmitTermExpr(FBPTerminal* Term, UProperty* CoerceProperty = NULL, bool bAllowStaticArray = false)
参数：
Term与CoerceProperty和EmitTerm函数中含义相同
bAllowStaticArray表示Term为Struct时内部的Tarray是否允许为StaticArray
虽然整个函数的代码有500多行，但流程却很清晰。首先判断Terminal是否为字面的，如果是字面的则根据数据类型，比如String,int64,float等等，生成对应的字节码。如果不是字面的，则会根据Termminal关联变量的类型生成对应指令，比如EX_LocalVariable，然后把关联的UProperty指针写入到字节码数组中。
KCST_Assignment
对KCST_Assignment的处理由EmitAssignmentStatment函数实现
Statement的LHS和RHS分别保存了目的Terminal和源Terminal。
首先，需要使用EmitDestinationExpression函数为LHS Terminal生成字节码，Writer先根据LHS类型选择对应的指令，比如EX_LetBool、EX_LetObj等，之后再把LHS引用的UProperty写入字节码数组。写入UProperty时，会先把UProperty对象的指针转型为uint64整数，无论在32位平台还是64位平台上，应该是为了保证字节码的统一性，之后把uint64数字写入字节码数组。之后再执行EmitTerm()，函数写入左值Terminal(即写入了两次Lint UProperty)。为什么要向字节码数组写入两次左值Terminal呢？查看处理EX_Let指令的execLet函数可以发现，赋值操作的左值是由EmitTerm函数写入的Terminal，之前写入的UProperty好像是作为备用，具体原因还不清楚。
之后，执行EmitTerm(SourceExpression, DestinationExpression->AssociatedVarProperty)为右值生成字节码。EmitTerm()在之前已介绍过。
处理EX_Let指令的函数如下：
可见，函数会先读取最先写入的UProperty，然后继续处理字节码。因为我们已经了解EX_Let字节码的生成方式，因此我们知道之后会读取左值UProperty，如果成功，Stack.MostRecentPropertyAddress会被设置为左值的地址。当成功获取左值后，会继续处理字节码，读取右值，并赋给左值的地址。
KCST_GotoIfNot等Goto Statement的处理
对这些Goto的处理由EmitGoto函数实现
对于各种Goto的处理比较简单，基本上都是先写入对应的Goto指令，然后写入跳转目标的字节码偏移，再写入用于跳转判断的Terminal。
以KCST_GotoIfNot为例，首先写入EX_JumpIfNot指令，然后写入跳转目标Statement的字节码偏移占位符，最后写入Statement.LHS作为判断依据。
字节码偏移占位符
Goto的目标是TargetLabel在字节码数组中的偏移，但是生成Goto相关字节码时往往TargetLabel的字节码还未生成。因此，只能先记下Goto参数的地址，并在这个地址写入一个占位符“-1”，以及TargetLabel，当字节码数组都生成后，再与之前类似的做一次fixup操作，把TargetLabel的字节码偏移填入Goto参数地址中。
ExecutionSequence节点的字节码生成
ExecutionSequence节点主要会生成KCST_PushState和KCST_UnconditionGoto两个Statement。
KCST_PushState使用EmitPushExecState函数处理，会先输出指令EX_PushExecutionFlow，然后写入执行序列节点的下一个分支的字节码偏移，这样当这个执行流程结束时，会执行EX_PopExecutionFlow指令，就能取出这个偏移，执行接下来的字节码了。
