개요

💡 C++로 적을 만들어보자. 또한 유한상태기계를 포함하여 만들어 보겠다.

이번에는 C++를 사용해서 적을 만들어 보겠습니다.
적이 플레이어를 쫓아 오고,
플레이어를 공격하고,
체력이 0이 되면 죽는,
적 AI에게 지능을 부여해주는 하나의 모델입니다.

이러한 모델을 State 패턴으로 여러 제한된 상태가 존재하고, 특정 조건에 물려 서로 연결되어 동작합니다.

State Machine Overview

본론

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👿 적 c++ class생성

우선 적의 실체부터 만들어 보겠습니다.

C++클래스 생성해주시고,

Character 기반으로 만들어 주세요.

이름은 Enemy로 지어 주겠습니다.

외형 할당

임시로 SKM_Manny를 입혀 주겠습니다.
레퍼런스 복사해주시고,

Enemy의 생성자에서 아래 코드를 사용해 적용해주세요.

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

	ConstructorHelpers::FObjectFinder<USkeletalMesh>mannyMesh(TEXT("/Script/Engine.SkeletalMesh'/Game/Characters/Mannequins/Meshes/SKM_Manny.SKM_Manny'"));

	if (mannyMesh.Succeeded())
	{
		GetMesh()->SetSkeletalMesh(mannyMesh.Object);
		GetMesh()->SetRelativeLocationAndRotation(FVector(0, 0, -90), FRotator(0, -90, 0));
	}
}

❗컴파일 저장❗후 언리얼 에디터로 돌아와 Enemy c++ Class를 우클릭해서 BP를 하나 만들어 줍니다.

Blueprint 폴더에 BP_Enemy라고 지어 주겠습니다.

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Actor Component

이제 적에게 들어갈 지능을 부여해주겠습니다.

Blueprint에선 Behavior Tree를 사용하여 구현하였는데,
이번에는 FSM을 적용해보겠습니다.

그 전에 Actor Component는 월드의 액터에 첨가할 수 있는 오브젝트입니다. Camera, Spring Arm처럼 컴포넌트로 부착해서 기능을 추가해주는 것이죠.

자세한 내용은 따로 포스팅하겠습니다.

Unreal Actor Component Docs

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FSM Component

그래서 FSM은 Actor Component를 기반으로 생성해주겠습니다.

Class 생성

클래스를 All Classes로 하여 Actor Component로 검색해주세요.

EnemyFSM이라고 이름 지어 주겠습니다.

코드 작성

이제 코드를 작성해보겠습니다.

State Enum

우선 각 상태에 대한 잡을 Enum Class로 만들어 주겠습니다.
IDLE, MOVE, ATTACK, DAMAGE, DIE 5가지 상태를 구현해보겠습니다.

#include "CoreMinimal.h"
#include "Components/ActorComponent.h"
#include "EnemyFSM.generated.h"

UENUM(BlueprintType)
enum class EEnemyState : uint8
{
	IDLE,
	MOVE,
	ATTAK,
	DAMAGE,
	DIE,
};

변수, 함수 선언

현재 상태를 저장하는 mState변수를 만들고 IDLE로 초기화해주세요.

또한 각 상태일 때 실행할 함수를 선언해주세요.

public:
	UPROPERTY(VisibleAnywhere,BlueprintReadOnly,Category=FSM)
	EEnemyState mState = EEnemyState::IDLE;

	void IdleState();
	void MoveState();
	void AttackState();
	void DamageState();
	void DieState();

상태별 행동 실행

Tick()함수에서 Switch문을 사용하여 mState 값에 따라 특정 함수가 실행되도록 해주겠습니다.

// Called every frame
void UEnemyFSM::TickComponent(float DeltaTime, ELevelTick TickType, FActorComponentTickFunction* ThisTickFunction)
{
	Super::TickComponent(DeltaTime, TickType, ThisTickFunction);

	// ...

	switch (mState)
	{
	case EEnemyState::IDLE:
		IdleState();
		break;
	case EEnemyState::MOVE:
		MoveState();
		break;
	case EEnemyState::ATTAK:
		AttackState();
		break;
	case EEnemyState::DAMAGE:
		DamageState();
		break;
	case EEnemyState::DIE:
		DieState();
		break;
	default:
		break;
	}
}

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FSM 컴포넌트 할당

FSM은 하나의 컴포넌트입니다.
Enemy Class로 이동해 Camera처럼 부착해주면 됩니다.

Enemy.h

컴포넌트인 UEnemyFSM을 선언해주겠습니다.

public:
	UPROPERTY(VisibleAnywhere, BlueprintReadOnly, Category = FSMComponent)
	class UEnemyFSM* fsm;

Enemy.cpp

그리고 CreateDefaultSubobject를 사용해서 할당해주세요.

#include "EnemyFSM.h"

// Sets default values
AEnemy::AEnemy()
{
	// 생략

	fsm = CreateDefaultSubobject<UEnemyFSM>(TEXT("FSM"));
}

❗컴파일 저장❗하고 에디터에서 BP_Enemy를 확인해주세요.

그럼 Components에 Fsm이 들어가 있는 것을 확인하실 수 있습니다.

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IdleState

다시 EnemyFSM Class로 가서 각 상태 별 기능을 구현해주겠습니다.

Idle 상태부터 진행하겠습니다.

상태 전환 시간변수 선언

일단 IdleDelayTime과 currentTime을 각각 초기화해서 만들어 주세요.

public:
	UPROPERTY(VisibleAnywhere,BlueprintReadOnly,Category=FSM)
	EEnemyState mState = EEnemyState::IDLE;

	// 추가
	UPROPERTY(EditDefaultsOnly,Category=FSM)
	float idleDelayTime = 2;

	float currentTime = 0;

currentTime으로 시간경과 체크

그리고 Tick에서 currentTime에 DeltaTime을 누적합하여 현재 시간의 경과를 체크해주겠습니다.

void UEnemyFSM::TickComponent(float DeltaTime, ELevelTick TickType, FActorComponentTickFunction* ThisTickFunction)
{
	Super::TickComponent(DeltaTime, TickType, ThisTickFunction);

	// 추가
	currentTime += DeltaTime;
    
    // 생략
}

IdleState() 작성

또한 currentTime이 각 상태 별 시간보다 커진다면 다른 상태로 전환하고, 0으로 다시 초기화하면 되겠죠?

여기서는 Move상태로 전환하고 0으로 초기화 해주겠습니다.

void UEnemyFSM::IdleState()
{
	if (currentTime > idleDelayTime)
	{
		mState = EEnemyState::MOVE;
		currentTime = 0;
	}
}

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MoveState

Move상태는 플레이어를 향해 다가오도록 해주겠습니다.

EnemyFSM Class로 이동해주세요.

변수 선언

그리고 소유대상과 타겟을 저장할 변수를 각각 선언해주세요.

찾아갈 AMyPlayer클래스의 target과,
소유자인 AEnemy클래스의 me를 선언해주겠습니다.

또한 이동 상태에 대한 시간변수도 1로 초기화하여 만들어 주세요.

public:
	UPROPERTY(VisibleAnywhere,Category=FSM)
	class AMyPlayer* target;

	UPROPERTY(VisibleAnywhere, Category = FSM)
	class AEnemy* me;
    
    UPROPERTY(EditDefaultsOnly, Category = FSM)
	float moveDelayTime = 1;

target, me 정의

각 클래스의 헤더를 추가해주시고, BeginPlay에서 초기화해주겠습니다.

GetActorOfClass를 사용해서 월드의 AMyPlayer를 찾아 target을 초기화해주었습니다.

me는 GetOwner()를 사용하여 간단하게 가져올 수 있습니다.

#include "MyPlayer.h"
#include "Enemy.h"
#include <Kismet/GameplayStatics.h>

// Called when the game starts
void UEnemyFSM::BeginPlay()
{
	Super::BeginPlay();

	// 추가
	auto actor = UGameplayStatics::GetActorOfClass(GetWorld(), AMyPlayer::StaticClass());
	target = Cast<AMyPlayer>(actor);

	me = Cast<AEnemy>(GetOwner());
}

MoveState 정의

target과 me에 대해서 초기화가 정상적으로 이루어지지 않았을 경우에 대한 예외처리를 해주겠습니다.

그리고 target에서 me의 위치값을 사용해서 거리와, 방향을 알 수 있습니다.
GetActorLocation()을 사용해서 Vector값을 얻겠습니다.

void UEnemyFSM::MoveState()
{
	if (target != nullptr && me != nullptr)
	{
		FVector Direction = target->GetActorLocation() - me->GetActorLocation();
}

FVector Direction에 거리, 방향을 알 수 있는 정보가 생겼습니다.

Direction.GetSafeNormal()을 통해 정규화를 하여 값을 1로 만들어 주어 방향에 대한 데이터만 만들 수 있습니다.

이 값을 AddMovement Input에 넣어 해당 방향으로 이동하도록 해주겠습니다.
그냥 Normalize()를 사용하셔도 무방한 것 같습니다.

void UEnemyFSM::MoveState()
{
	if (target != nullptr && me != nullptr)
	{
		FVector Direction = target->GetActorLocation() - me->GetActorLocation();

		// 추가
		me->AddMovementInput(Direction.GetSafeNormal());

	}


}

그리고 moveDelayTime보다 CurrentTime이 커진다면 다시 IDLE상태로 변환해주겠습니다.

void UEnemyFSM::MoveState()
{
	// 생략
	
    // 추가
	if (currentTime > moveDelayTime)
	{
		mState = EEnemyState::IDLE;
		currentTime = 0;
	}
}

❗컴파일 저장❗후 실행해보겠습니다.

그럼 이제 2초 대기 후, 1초 움직이는 적이 완성 되었습니다.

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임시 AttackState

변수 생성

이동 상태에 대한 시간변수와, 공격 사거리에 대한 변수를 만들어 주세요.

	UPROPERTY(EditAnywhere,BlueprintReadOnly,Category=FSM)
	float attackRange = 150.0f;

	UPROPERTY(EditDefaultsOnly, Category = FSM)
	float attackDelayTime = 2;

MoveState 수정

attackRange보다 거리가 가까우면 mState를 ATTACK으로,
아니라면 IDLE상태 그대로 변환하도록 해주겠습니다.

공격 사거리 내라면 ATTACK 상태로 만들어 주었습니다.
또한 currentTime을 0으로 초기화하지 않습니다.

void UEnemyFSM::MoveState()
{
	FVector Direction = target->GetActorLocation() - me->GetActorLocation();

	if (Direction.Size() <= attackRange) 
	{
		mState = EEnemyState::ATTACK;
	}
	else 
	{
		if (target != nullptr && me != nullptr)
		{
			me->AddMovementInput(Direction.GetSafeNormal());
		}

		if (currentTime > moveDelayTime)
		{
			mState = EEnemyState::IDLE;
			currentTime = 0;
		}
	}
}

임시 AttackState()

AttackState()도 유사합니다.
사거리 이내인지 먼저 판단합니다.
사거리보다 길다면 다시 MOVE 상태로 전환합니다.

그리고 공격 대기 시간을 판단 후 공격합니다.

void UEnemyFSM::AttackState()
{
	FVector Direction = target->GetActorLocation() - me->GetActorLocation();

	if (Direction.Size() <= attackRange)
	{
		if (currentTime > attackDelayTime)
		{
			UE_LOG(LogTemp, Warning, TEXT("Attack State!!"));
			currentTime = 0;
		}
	}
	else
	{
		mState = EEnemyState::MOVE;
		currentTime = 0;
	}

}

❗컴파일 저장❗ 후 실행해보겠습니다.
저는 확실하게 보여 드리기 위해 attackRange을 350까지 늘렸습니다.

moveDelayTime과 attackDelayTime의 1초, 2초로 갭이 있어서 사거리 내로 들어와도 바로 공격은 하지 않는 모습입니다.

이는 적당히 수정해주세요.

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마무리

저는 애니메이션을 적용해서 적이 움직이지만 여러분은 애니메이션이 나오지 않고 T자로 다가올 겁니다.

애니메이션 적용과 추가 기능은 다음 포스팅에 진행하겠습니다.