问带有C++模板的实体系统
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Game Development用户

提问于 2013-06-30 04:59:38

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我对游戏编程的实体/组件风格很感兴趣，并且我想出了一个C++的设计，我想对此进行评论。

我决定使用一个相当纯的实体系统，其中实体只是一个ID号。组件存储在一系列向量中--每个组件类型一个。

但是，我不想为我添加到游戏中的每一个新组件类型添加样板代码。我也不想使用宏来做这件事，坦率地说，这让我感到害怕。因此，我提出了一个基于模板和类型提示的系统。但是，在我花很长时间写这篇文章之前，我想检查一些潜在的问题(我是一个缓慢的程序员！)

所有组件都是从Component基类派生的。这个基类有一个受保护的构造函数，它接受一个字符串参数。编写新派生组件类时，必须以字符串形式使用新类的名称初始化基。当您第一次实例化一个新的DerivedComponent时，它会将字符串添加到映射到唯一整数id的组件内部的静态哈希映射中。当您随后实例化相同类型的更多组件时，将不采取任何操作。结果(我认为)应该是一个静态hashmap，其中包含至少实例化一次的组件派生的每个类的名称，映射到一个惟一的id，该id可以通过静态方法Component::getTypeId ("DerivedComponent")获得。呼。

下一个重要部分是TypedComponentList<typename PropertyType>。这基本上只是一个带有一些有用方法的std::vector<typename PropertyType>包装器。它还包含一个实体ID号到数组中插槽的哈希映射，这样我们就可以通过它们的实体所有者找到组件。关键的是，TypedComponentList<>是从非模板类ComponentList派生的。

这允许我在我的主ComponentList中维护指向ComponentManager的指针列表，它实际上指向具有不同模板参数的TypedComponentLists (鬼怪)。

组件管理器具有模板功能，如：

template <typename ComponentType>
void addProperty (ComponentType& component, int componentTypeId, int entityId)

以及：

template <typename ComponentType>
TypedComponentList<ComponentType>* getComponentList (int componentTypeId)

它处理从ComponentList到正确的TypedComponentList的转换。

因此，要获得您调用的特定类型组件的列表：

TypedComponentList<MyComponent>* list =  componentManager.getComponentList<MyComponent> (Component::getTypeId("MyComponent"));

我承认看起来很丑。

设计的缺点：

如果代码的用户编写了一个新的组件类，但向基本构造函数提供了错误的字符串，则整个系统将失败。
每次新组件被实例化时，我们都必须检查散列字符串，以查看该组件类型以前是否已被实例化。
由于模板的广泛使用，可能会生成大量的程序集。我不知道编译器能把这个最小化有多好。
你可以认为整个系统有点复杂--也许是过早的优化？但是我想一次又一次地使用这个代码，所以我希望它是可执行的。

设计的优点：

组件存储在类型化向量中，但也可以通过使用它们的实体所有者id作为散列来找到它们。这意味着我们可以快速迭代它们，尽量减少缓存丢失，但如果需要，也可以直接跳到我们需要的组件上。
我们可以自由地将不同类型的组件添加到系统中，而不必手工添加和管理新的组件向量。

你认为如何？好的比坏的重要吗？

entity-system

c++

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Game Development用户

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发布于 2013-06-30 05:44:29

我认为这是一个很好的第一次实现，但我要指出一些事情。

Component::getTypeId ("DerivedComponent")

上面的代码让我担心有几个原因。

它很容易出现错误，即使我们假设您从未犯过任何明显的错误，比如将它命名为另一种组件类型，这对可维护性来说也是很糟糕的。我在我的系统中所做的是有一个静态函数，它返回类型为did的std::size_t ComponentType；
性能。即使使用字符串散列方案，思考如何最大限度地提高性能也成了一场噩梦。突然之间，您将不得不在任何地方传递一个字符串，以获取组件类型，这很容易占用大量的帧时间，甚至可以使用const&。

现在，对您来说，这可能是一个“黑客”，但我有许多组件，我可以证明它运行得很好：

static const ComponentType GetType() 
{ 
    static char uniqueVariable = 0; 
    return reinterpret_cast<ComponentType>(&uniqueVariable); 
}

应该清楚的是，对于每种类型，类型都是唯一的。严格地说，我有时想知道内存分配的某些边缘情况是否会破坏系统，但到目前为止我还没有遇到任何问题。

更有甚者，我知道对于宏的使用有很大的协同努力，但是任何有经验的程序员都会告诉你，在某些情况下，他们是不那么邪恶的。我想这里就是这样的。我将上面的方法封装在宏中，这样我就可以简单地定义类。

#define COMPONENT_TYPE_INFORMATION static const ComponentType GetType() { static char uniqueVariable = 0; return reinterpret_cast<ComponentType>(&uniqueVariable); }

如果您担心宏，那么请考虑阅读这，以便尽可能地保护自己不受bug的影响。上面显示的宏只是为了说明。

下面是一个组件和用法的示例：

class Component
{
public:
    virtual ComponentType GetType() = NULL;
    //etc etc 
}

class DerivedComponent : public Component
{
public:
    DerivedComponent(/*pass some arguments here perhaps*/) { }

    void MyMethod() { } //do something

    int MyAccessor() { return 1; }

    COMPONENT_TYPE_INFORMATION 
private:
};

//ComponentList stores a list of pointers to Component for the inheritance goodness

template<typename T>
bool DoesComponentMatchExist(ComponentList list) 
{ 
    for(std::size_t i = 0; i < list.size(); i++)
    {
        if(list[i]->GetType() == T::GetType())  
            return true;
    }

    return false;
}

注意，如果T:: GetType ()没有实现纯虚拟组件基类指定的GetType，它将很方便地返回编译器错误。

关于文章的其余部分，虽然我用内存池解决了问题，但在我看来，您的方法似乎很好，尽管不断地传递组件管理器可能会带来麻烦。然而，这取决于你，这样做有好处也有缺点。

不过，我要提到的一件事是，您可能希望将实体中的组件列表从其他实体中分离出来，而不是有一个超级列表。在幕后，您仍然可以将组件存储在一个内存池中，但您可能应该考虑支持它。将父对象的列表传递到每个组件的构造函数中是非常强大的。你可以这样做：

MyComponent::MyComponent(ComponentList parentContainer)
{
    //we check whether another component exists in the container.
    //in this way we can have dependencies on components
    //without grouping together unnecessary functionality
    //for instance, you may want a renderable to require a graphics core component
}