c++ - 如何通过保持性能来管理封装

Question

我正在尝试找出以下问题的最佳解决方案:

我有一个管理游戏图形的库(不可直接修改)。我有一个 Entity class 是可显示实体的逻辑实体，由 Sprite 配对实例。

图形库已经包含对管理 Sprite 集合的支持，所以我什至想将它用于逻辑而不让逻辑完全了解图形引擎(我不想包含标题)，用于与遍历实体相关的所有目的(很多实体每秒需要多次更新)。

为了在保留封装的同时获得这个解决方案，我想出了一个类似于这个的解决方案(我把它过度简化了):

gfx_engine.h(不可修改)

class Sprite
{
  ...
};

class SpriteBatch
{
private:
  std::vector<Sprite*> sprites;

public:
  const std::vector<Sprite*>& const getSprites() { return sprites; }
}

entity_sprite.h

#include "gfx_engine.h"

class EntitySprite : public Sprite
{
private:
  Entity *entity;

public:
  ...
  void setEntity(Entity* entity) { this->entity = entity; }
  Entity* getEntity() { return entity; }
};

entities.h

class SpriteBatch;

template<typename T>
class EntityCollection
{
private:
  SpriteBatch* batch;

public:
  class const_iterator
  {
  private:
    std::vector<Sprite*>::const_iterator inner;

  public:
    const_iterator(const std::vector<Sprite*>::const_iterator& it) : inner(it) { }

    inline bool operator!=(const const_iterator& other) const { return inner != other.inner; }
    inline const const_iterator& operator++() { ++inner; return *this; }
    T* operator*() const;
  };

  const_iterator begin() const;
  const_iterator end() const;

  EntityCollection() : batch(nullptr) { }
  explicit EntityCollection(SpriteBatch* batch) : batch(batch) { }
};

entities.cpp

#include "Entities.h"
#include "EntitySprite.h"

template<typename T> 
typename EntityCollection<T>::const_iterator EntityCollection<T>::begin() const { return const_iterator(batch->getChildren().cbegin()); }
template<typename T> 
typename EntityCollection<T>::const_iterator EntityCollection<T>::end() const { return const_iterator(batch->getChildren().cend()); }
template<typename T>
T* EntityCollection<T>::const_iterator::operator*() const { return static_cast<T*>(static_cast<EntitySprite*>(*inner)->getEntity()); }

现在，这有效(我可以做 for (Entity* entity : entities) 但它有两个缺点:

• 我被迫包括 EntitySprite.h在 Entities.cpp这应该是一个纯逻辑文件(小缺点)
• 我需要实现 operator*()在源文件中重载以避免包含 EntitySprite.h (以及整个 gfx 引擎)在 Entities.h 内, 但我想避免这样一个微不足道的函数是非内联的

问题是编译器无法内联或优化对 operator* 的调用(我已经检查了 -O2 生成的二进制文件)但是这个操作每秒在数千个实体上完成 60 次所以为了获得封装我必须用它来换取性能。

我试图避免这种情况，但我还没有找到好的解决方案。我想到的唯一想法是利用多重继承和 reinterpret_cast , 有点

class EntitySpriteBase
{
private:
  Entity* entity;
public:
  void setEntity(Entity* entity) { ... }
  Entity* getEntity() { ... }
}

class EntitySprite : public EntitySpriteBase, public Sprite { ... }

T* EntityCollection<T>::const_iterator::operator*() const { return static_cast<T*>(reinterpret_cast<EntitySpriteBase*>(*inner)->getEntity()); }

有什么建议吗？

Answer 1

只需将 EntitySprite.h 放在您的 header 中即可完成。唯一的缺点是编译时间稍长。如果编译时间对开发很重要，那么您可以使用 #ifdef NDEBUG 来实现这两种方式；一种在声明(头文件)中，一种在实现文件(cpp)中。

这是声明和定义文件之间 c 分隔的遗留问题。在其他语言中，一切都在一个文件中，编译器/链接器会为您整理出来(即 C#)，这要容易得多。