按类型进行类型安全查找的可变大小异构容器答案

【问题标题】：Variable-size heterogeneous container with type-safe lookup by type按类型进行类型安全查找的可变大小异构容器
【发布时间】：2015-02-19 14:48:45
【问题描述】：

我想实现实体组件系统，其中每个实体都有一个组件列表。每个组件都派生自 BaseComponent 类。实体中的每个组件都是唯一的——例如，实体不可能有两个 TransformComponent 组件。我想使用 getComponent() 方法从实体快速且类型安全地访问组件：

template <typename T>
T * getComponent();

在实体中实现组件容器的最佳方式是什么？

PS：我有很多实体（大约 10-2 万个），每个实体大约有 2-3 个组件，最多 10 个。所以我担心 unordered_map 对于我的任务来说太重了。

【问题讨论】：

unordered_map<type_index, unique_ptr<BaseComponent>>，我猜。
为什么需要知道具体的子组件类型？为什么不能使用BaseComponent 中的（可能是抽象的）接口？
我想过。但是我有很多实体（大约 10-20 千），每个实体大约有 2-3 个组件，最多 10 个。 unordered_map 对于这个任务来说是不是太重量级的解决方案了？
To Mark：我需要对实体进行大量转换，因为某些组件位于实体内部并编辑这些组件
在宣布unordered_map 版本“太重量级”之前，您是否实际测量过它的性能？有序版本或排序向量也是可能的选项。

标签： c++ c++11

【解决方案1】：

我会建议使用元组方法作为稻草人来确定您的其他要求：

#include <utility>

template <typename...Components>
class Entity : private Components... {
public:
    Entity() = default;

    Entity(Components...components) :
        Components(std::move(components))... {}

    template <typename T>
    T& get() {
        return *this;
    }
    template <typename T>
    const T& get() const {
        return *this;
    }
};


#include <iostream>

struct ComponentA { void f() const { std::cout << "I'm a ComponentA\n"; } };
struct ComponentB { void f() const { std::cout << "I'm a ComponentB\n"; } };
struct ComponentC { void f() const { std::cout << "I'm a ComponentC\n"; } };

int main() {
    {
        Entity<ComponentA, ComponentB, ComponentC> e;
        e.get<ComponentC>().f();
        e.get<ComponentB>().f();
        e.get<ComponentA>().f();
    }

    {
        ComponentA a;
        Entity<ComponentA, ComponentB> e{a, {}};
    }

    {
        // error: duplicate base type
        // Entity<ComponentA, ComponentA> invalid_entity;
    }
}

它的优点是所有类型都是具体的，Component 类型甚至不需要相关。

【讨论】：

元组是完美的，除了一件事——它是固定长度的容器，但我需要在运行时添加和删除组件

【解决方案2】：

我决定使用简单的方法在 Entity 中包含数组 *BaseComponent m_comps[MAX_COMPONENTS] 并为每个组件类型分配唯一的 ID。因为组件类型的数量限制在 20-30 个。这样，我将能够以最快的速度访问组件，只需在实体内存储 20-30 个指针的开销很小（并且它们将与实体本身一起分配在一个块中，从而允许良好的缓存局部性）

我使用此代码进行类型安全访问：

template <typename T>
T * Entity::getComp()
{
  return (T*)m_comps[T::idCompType];
}

并且每个组件都应该声明 const 静态成员 idCompType

【讨论】：