c++ - 初始化一个类成员引用变量，就像它是一个常规变量一样

Question

现在，我正在为我正在开发的游戏编写一个物理引擎。很多时候，当您将物理引擎与游戏引擎结合使用时，会出现许多重复的值。例如表示对象位置和旋转的变量。对于大多数物理引擎，您必须遍历所有对象并根据物理引擎的对象位置更新它们的位置。所以我认为最好将物理引擎对象中的位置和旋转值作为对游戏引擎对象处理旋转和位置的变量的引用。但是，有时您希望物理引擎中的对象与游戏引擎中的对象不直接相关。 (看不见的墙、接缝)。所以你需要将对象视为常规成员变量......这就是我所拥有的。

struct object{
  float & xPosition;
  float & yPosition;
  float & zPosition;
  ...
  object(float & xPos, float& yPos, float& zPos):xPosition(xPos), yPosition(yPos), zPosition(zPos){}
  object():xPosition(*new float(0.0f)), yPosition(*new float(0.0f)), zPosition(*new float(0.0f)){}
};

但是，这会导致内存泄漏，因为这些 float 不会被删除。关于如何在不发生内存泄漏的情况下实现所需的行为，您有什么建议吗？

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我宁愿不使用 boost。但是我并不反对需要模板的解决方案。此外，由于这部分是性能优化，boost::shared_ptr 似乎不是正确的解决方案。

Answer 1

我建议您对这些位置结构使用 boost::shared_ptr。这样，您就不必担心删除问题，您可以将其用作与游戏引擎对象共享的指针或用作独立指针。

由于这些有开销，您可能希望限制数据与指针的比率。换句话说，不要为每个坐标保留一个 shared_ptr，而是为位置 vector 保留一个 shared_ptr，为旋转表示保留一个 shared_ptr。 ，或者，一个 shared_ptr 到齐次变换或坐标系(坐标系、动力学坐标系或动静坐标系)。

例如，你可以这样:

class object {
  public:
    typedef boost::shared_ptr<Vector3D> pVector3D;
  private:
    pVector3D position;
  public:
    object(pVector3D aPos = pVector3D(new Vector3D(0.0,0.0,0.0))) : position(aPos) { };
};

shared_ptr 的自动和引用计数属性将使您无需担心放置删除语句(自动)，并且没有对象从游戏引擎中消失而物理引擎仍在运行的危险需要这些变量(引用计数保证只有当所有需要它们的对象也被删除时它们才会被删除)。

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I would rather not use boost. However I am not opposed to a solution that requires a template. Also, with this partially being a performance optimization, boost::shared_ptr, does not seem to be the right solution.

嗯，shared_ptr/shared_array也可以在标准库技术报告1(TR1)中找到(所以是std::tr1::shared_ptr 代替，所以你不需要使用 Boost 来使用它们)。至于性能优化，这就是为什么我推荐相当高的数据与指针的比率。 shared_ptr 的开销主要是内存开销和删除和复制期间的一些间接访问(这是两个不经常执行的操作)，我认为与常规相比，访问它指向的数据没有太多开销指针或引用。您必须接受这一点，即使使用引用，您也在用数据复制开销与数据访问间接开销进行交易(您还牺牲了内存局部性，这很重要!)。我会说，与内存局部性被破坏相关的性能下降将比单独的间接更糟糕。因此，在访问元素时，IMO、shared_ptr、原始指针和引用的性能差异很小。在许多使用这些共享变量的算法中，您可能最好将指针/引用指向的数据复制到局部变量，使用这些局部变量进行计算，然后将它们复制回指针指向的内存/引用。

我建议您在使用任一解决方案(使用 shared_ptr、使用引用或原始指针以及在游戏引擎和物理引擎之间复制数据)时对性能进行一些自己的测试，然后亲眼看看，您可能对你的发现感到惊讶。

EDIT2

您是否考虑过使用多重继承方案。这个问题可能可以用菱形继承方案很好地解决:

class PositionedObject {
  protected:
    float Position[3];
  public:
    PositionedObject(float x,float y, float z) { Position[0] = x; ... };
    virtual ~PositionedObject() { };
};

class VisibleObject : virtual public PositionedObject { //note that the "virtual" keyword is critical here.
  ... rendering-related code ... i.e. the game-engine side of the implementation
};

class RigidBody : virtual public PositionedObject { //again "virtual" is very important.
  ... physics code here ...
};

class MyObject : public VisibleObject, public RigidBody {
  ... code specific to MyObject ...
};

上述方案使物理对象和游戏引擎对象共享相同的位置数据(几乎没有间接性、内存开销和内存局部性问题)。我很确定这会比任何其他方案更有效，但是关于性能的争论只能用测试结果来回答，如果性能真的是你最关心的(确保你没有做过早的优化!)。