c++ - 实体组件系统和共享公共(public)基类型的多个组件

Question

我正在尝试为我的游戏引擎实现一个简单的 ECS。我知道我的实现并非严格意义上的 ECS，但我正在重构我的代码以使其更加基于组件。到目前为止，我有以下类(class):

Entity :它是一个组件容器，因为我希望我的实体有多个相同类型的组件，所以它将它们存储在一个 std::map<ComponentID,std::vector<std::unique_ptr<Component>>> .每个组件都有一个唯一的 ID(unsigned int)，这是我从网上学到的一个简单的模板技巧中得到的:

一个名为 GetUniqueComponentID 的函数:

using ComponentID = unsigned int;

inline ComponentID GetUniqueComponentID()
{
    static ComponentID id = 0;

    return id++;
}

包含一个简单地生成递增数字的计数器。我从名为 GetComponentID 的函数模板调用此函数:

template <typename T>
ComponentID GetComponentID()
{
    static ComponentID id = GetUniqueComponentID();

    return id;
}

此模板为我添加到实体中的每个组件实例化了一个不同的函数，因此需要检索组件的代码可以使用 GetComponentId<Component_type> 为 map 编制索引。 ，将具体组件类型作为函数的模板参数。

实体类有 AddComponent 和 GetComponent 等方法，分别创建一个组件并将其添加到实体，并检索一个组件(如果存在):

class Entity
{
public:
    Entity();
    ~Entity();
    template <typename T, typename... TArgs>
    T &AddComponent(TArgs&&... args);
    template <typename T>
    bool HasComponent();
    //template <typename T>
    //T &GetComponent();
    template <typename T> 
    std::vector<T*> GetComponents();
    bool IsAlive() { return mIsAlive; }
    void Destroy() { mIsAlive = false; }
private:
    //std::map<ComponentID, std::unique_ptr<Component>> mComponents;              // single component per type
    std::map<ComponentID, std::vector<std::unique_ptr<Component>>> mComponents;   // multiple components per type
    bool mIsAlive = true;
};


template <typename T, typename... TArgs>
T &Entity::AddComponent(TArgs&&... args)
{
    T *c = new T(std::forward<TArgs>(args)...);
    std::unique_ptr<Component> component(c);
    component->SetEntity(this);
    mComponents[GetComponentID<T>()].push_back(std::move(component));
    return *c;
}

template <typename T>
bool Entity::HasComponent()  // use bitset (faster)
{
    std::map<ComponentID, std::vector<std::unique_ptr<Component>>>::iterator it = mComponents.find(GetComponentID<T>());
    if (it != mComponents.end())
        return true;
    return false;
}

template <typename T>
std::vector<T*> Entity::GetComponents()
{
    std::vector<T*> components;
    for (std::unique_ptr<Component> &component : mComponents[GetComponentID<T>()])
        components.push_back(static_cast<T*>(component.get()));

    return components;
}

因为我想存储相同类型的多个组件，所以我将它们存储在 std::map<ComponentID,std::vector<std::unique_ptr<Component>>> 中.

现在我的问题是:

我需要为一种组件创建组件层次结构:我有一个 ForceGenerator 组件，它是各种具体 ForceGenerator( Spring 、重力等)的(抽象)基类。所以我需要创建具体组件，但我需要通过指向基类的指针以多态方式使用它们:我的物理子系统只需要关心指向基础 ForceGenerator 的指针，调用它的 Update() 方法来处理更新力.

我不能使用当前的方法，因为我每次创建特定的 ForceGenerator 组件时都会调用不同类型的 AddComponent，同时我需要将它们存储在同一个数组中(映射到基础 ForceGenerator 的组件 ID) .

我该如何解决这个问题？

Answer 1

您可以像这样使用默认模板参数:

class Entity
{
template <typename T,typename StoreAs=T, typename... TArgs>
    T &Entity::AddComponent(TArgs&&... args);
};
template <typename T,typename StoreAs, typename... TArgs>
T &Entity::AddComponent(TArgs&&... args)
{
     T *c = new T(std::forward<TArgs>(args)...);
     std::unique_ptr<Component> component(c);
     component->SetEntity(this);
     mComponents[GetComponentID<StoreAs()].push_back(std::move(component));
     return *c;
}

被称为

 entity.AddComponent<T>(...)//Will instatiate AddComponent<T,T,...>
 entity.AddComponent<T,U>(...)//Will instatiate AddComponent<T,U,...>

您甚至可以更进一步，使用一些 SFINAE 仅在组件可以存储为该类型时启用此功能:(可能会或可能不会实际改进错误消息)

template <typename T,typename StoreAs, typename... TArgs>
std::enable_if_t<std::is_base_of_v<StoreAs,T>,T&> //Return type is `T&`
Entity::AddComponent(TArgs&&... args)
{
     T *c = new T(std::forward<TArgs>(args)...);
     std::unique_ptr<Component> component(c);
     component->SetEntity(this);
     mComponents[GetComponentID<StoreAs>()].push_back(std::move(component));
     return *c;
}

我假设 Component是所有组件的基类。如果您有一组有限的已知组件，则可以将它们存储在 std::variant<List types here> 中。而不是唯一的指针。

编辑:显然 clang 提示:“模板参数重新定义了默认参数”。 Gcc 不介意，但为了正确起见，将 StoreAs 放在初始化 StoreAs=T只在实体类中，不去实现。我编辑了源代码。