c++ - 使用 bitset 访问 vector 索引

Question

我正在尝试编写我自己的实体组件系统，我想要一种快速(尽可能恒定的时间)但内存高效的方式来访问实体的组件。

使用全局映射 (std::unordered_map) 将每个实体映射到包含其组件的排序 vector :

Key        Value
---        -----
EntityA -> Sorted vector of components 
EntityB -> Sorted vector of components
[..]    -> [..]

每个实体都有一个位集，指示该实体具有哪些组件，即。 :

|C0 |C1 |C2 |C3 |C4 |C5
 0   0   1   0   1   1

and on the map:
Key        Value
---        -----
EntityA -> [C2,C4,C5]

由于很少添加组件，我可以负担排序插入的成本，但我绝对想要快速访问。

现在我从 bitset 知道 C4 是第二个元素集(从左边数起)所以它应该在第二个 vector 索引处。

如何将它写入一个方法，该方法将返回给定该组件类型 ID 的实体的组件？例如。

Component* getComponent(ComponentID id){ // component id of C5 should be 6 since it occupies the 6th position of the bitset
return [..];
}

Answer 1

假设我们的成员是:

std::bitset<6> bits;
std::vector<Component> comps;

然后:

Component* getComponent(int id) {
    // we need to find how many bits are set for ids < id
    // first, make sure this one is set:
    if (!bits[id]) return nullptr;

    // then, let's count
    int idx = 0;
    for (int i = 0; i < id; ++i) {
        if (bits[i]) ++idx;
    }

    // now, just return the right pointer
    return &comps[idx];
}

你也可以使用 std::bitset::test如果你想进行边界检查，而不是索引运算符。

一个更快的解决方案可能是这样的:

Component* getComponent(int id) {
    if (!bits[id]) return nullptr;

    // flip id and get a mask
    // if we have C0 .. C5, and we pass in 4
    // we want the mask 0x111100
    unsigned long mask = (1 << (bits.size() - id)) - 1;
    mask = ~mask;

    // apply the mask to the bitset
    // so from 0x001011, we get 0x001000
    unsigned long new_bits = bits.to_ulong() & mask;

    // count how many bits are set there
    unsigned int popcnt = __builtin_popcount(new_bits);

    // and there we have it
    return &comps[popcnt];
}