实体组件系统和共享公共基础类型的多个组件

我正在尝试为我的游戏引擎实现一个简单的 ECS。我知道我的实现并不是严格意义上的 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，我有以下课程：

Entity：它是组件的容器，并且由于我希望我的实体具有相同类型的多个组件，因此它将它们存储在std::map<ComponentID,std::vector<std::unique_ptr<Component>>>。每个组件都有一个唯一的 ID（无符号整数），这是我从网上学到的一个简单模板技巧中获得的：

一个名为 GetUniqueComponentID 的函数：

using ComponentID = unsigned int;

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

    return id++;
}

包含一个仅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;
}

该模板为我添加到实体的每个组件实例化一个不同的函数，因此需要检索组件的代码可以使用以下方式索引地图GetComponentId<Component_type>，将具体组件类型作为函数的模板参数。

实体类具有像 AddComponent 和 GetComponent 这样的方法，它们分别创建一个组件并将其添加到实体中，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;
}

由于我想存储同一类型的多个组件，因此我将它们存储在std::map<ComponentID,std::vector<std::unique_ptr<Component>>>.

现在我的问题是：

我需要为某种类型的组件创建一个组件层次结构：我有一个 ForceGenerator 组件，它是各种具体 ForceGenerator（弹簧、重力等）的（抽象）基类。因此，我需要创建具体组件，但我需要通过指向基类的指针来多态地使用它们：我的物理子系统只需要关心指向基 ForceGenerator 的指针，调用其负责更新力的 Update() 方法。

我无法使用当前的方法，因为每次创建特定的 ForceGenerator 组件时，我都会使用不同的类型调用 AddComponent，而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？

您可以使用默认模板参数，如下所示：

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;
}

被称为像

 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 仅当组件可以存储为该类型时才启用此功能：（实际上可能会也可能不会改善错误消息）

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、已知的组件，您可以将它们存储在std::variant<List types here>而不是唯一的指针。

编辑： 显然 clang 抱怨：“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初始化StoreAs=T只在Entity类中，不去实现。我编辑了源代码。