ECS実装でEntityとSystemの実装方法が知りたい

Question

### 実現したいこと下記は`ECS`実装に向けてまずは簡単なコンソール出力にて、実装を簡略化したものなのですが、 `System`と`Entity`の部分でどのように、`Entitiy`と`ComponentData`を連携してそれぞれ異なる`ComponentData`に対して`System`を実行したらいいか知りたいです。 ECSとは：https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A8%E3%83%B3%E3%83%86%E3%82%A3%E3%83%86%E3%82%A3%E3%83%BB%E3%82%B3%E3%83%B3%E3%83%9D%E3%83%BC%E3%83%8D%E3%83%B3%E3%83%88%E3%83%BB%E3%82%B7%E3%82%B9%E3%83%86%E3%83%A0 ECSの実装について：https://zenn.dev/rita0222/articles/c22a8367e31b4d5f4eeb ### 知りたいこと `System`部の実装方法で、複数の異なる`ComponentData`の塊を処理する方法 ### コード内容 `Chunk`クラスはある程度の数の`ComponentData`をまとめておく機構なのですが`未使用`です `ArcheType`クラスは`Chunk`クラスをまとめておく機構ですが`未使用`です。現状では`Transform`,`Renderer`の二つの`Component`があります。 `System`は基底クラスでこのクラスを継承して`System`を実装しています。 ### 前提 `Entity Component System`でのキャッシュヒットで効率化を行う。 ### 考えたこと１，今のような場合だと`main()`関数に直接記述できますが実際の開発ではロジック化するので違います２，仮に`ComponentData`が一種類だけで`Voxel`のみだったら`System`部の`Update()`関数の引数に`(std::vector &v)`などといった形で考えたのですが、実際の開発では複数の種類あるはずなので実装できません。３，そもそもキャッシュヒットを狙う設計なので、ポインタなどを使うとデータが並ばなくなるので困りっています。 ### 理解したこと１，ECSではComponentはデータのみを持ち、非ECSでコンポーネント指向のUnityのような形である、 Update()のような機能は`System`が処理する ### 該当のソースコード ```cpp #include #include #include /*############################################################################ # 基底クラス ##############################################################################*/ /*###################################### # ComponentData base class ########################################*/ class ComponentData { public: ComponentData() { std::cout << "Component Created" << std::endl; } }; /*###################################### # ArcheType base class ########################################*/ class ArcheType { public: ArcheType() { std::cout << "ArcheType Created" << std::endl; } }; /*###################################### # System base class ########################################*/ class System { public: System() { std::cout << "System Created" << std::endl; } virtual void Update() = 0; }; /*############################################################################ # 派生クラス ##############################################################################*/ /*###################################### # Transform Component ########################################*/ class Transform { public: glm::vec3 position; glm::vec3 rotate; glm::vec3 scale; Transform() { std::cout << "Transform Created" << std::endl; } }; /*###################################### # Mesh Component ########################################*/ class Mesh { public: glm::vec4 color; Mesh() { std::cout << "Mesh Created" << std::endl; } }; /*###################################### # Voxel ComponentData ########################################*/ class Voxel : public ComponentData { public: Transform transform; Mesh mesh; Voxel() : ComponentData() { std::cout << "Voxel Created" << std::endl; } }; /*###################################### # Render System ########################################*/ class RenderSystem : public System { public: RenderSystem() { std::cout << "Render System Created" << std::endl; } void Update() override { std::cout << "Render System Updated" << std::endl; } }; /*###################################### # Movement System ########################################*/ class MovementSystem : public System { public: MovementSystem() { std::cout << "Movement System Created" << std::endl; } void Update() override { std::cout << "Movement System Updated" << std::endl; } }; /*############################################################################ # その他 ##############################################################################*/ /*###################################### # Chunk ########################################*/ class Chunk { public: Chunk() { std::cout << "Chunk Created" << std::endl; } }; /*###################################### # Entity ########################################*/ class Entity { public: }; int main() { std::vector voxelList; voxelList.resize(100); } ```

Accepted Answer

# 解決方法 (手順) 1. シグネチャベースのエンティティグループ化 2. システムでアーキタイプを処理 # 解説 ECSアーキテクチャで異なるアーキタイプ（つまり、異なるコンポーネントの組み合わせ）をシステムが処理するための一般的なアプローチは、アーキタイプごとのグループ化と、それに応じたシステム処理の分割 # 結論シグネチャベースでグループ化する ### シグネチャベースのエンティティグループ化エンティティを追加する際に、そのエンティティが持つコンポーネントに基づいてアーキタイプ（シグネチャ）を計算し、そのシグネチャに該当するリストやグループにエンティティを追加します。 ```cpp class ArchetypeManager { public: std::unordered_map> archetypeMap; void AddEntityToArchetype(Entity entity, ComponentSignature signature) { archetypeMap[signature].push_back(entity); } const std::vector& GetEntitiesBySignature(ComponentSignature signature) { return archetypeMap[signature]; } }; ``` ### システムでアーキタイプを処理各システムは、自分が必要とするコンポーネントに対応するシグネチャを持っており、アーキタイプごとに異なる処理を行います。 ```cpp class RenderSystem { public: void Update(ArchetypeManager& archetypeManager) { ComponentSignature renderSignature; renderSignature.set(TransformComponentID); // Transform を要求 renderSignature.set(MeshComponentID); // Mesh を要求 const auto& entities = archetypeManager.GetEntitiesBySignature(renderSignature); for (auto entity : entities) { // エンティティの Transform と Mesh を使ってレンダリング処理 } } }; ``` # 参考 ChatGPT: [ECSアーキテクチャで、下記のコードですが複数の異なるアーキタイプをシステムが処理するための機構はどうつくればいいのか？]と記述し、下に上記の提示コードを`class Transform`から` Voxel ComponentData` をコピペし回答を取得、※AIなので同じものが回答されるかわかりません。

Answer

> ECS

なる話を全く知りませんので，「ECSの場合はこうするんだよ！」みたいな話があるのか否か等全くわからないのですが，
**（ECSなる単語を無視して）質問内容のみを見た感想** としては

> ２，仮にComponentDataが一種類だけでVoxelのみだったらSystem部のUpdate()関数の引数に(std::vector<Voxel> &v)などといった形で考えたのですが、実際の開発では複数の種類あるはずなので実装できません。

という困り事（というか「不自由さ」とでもいうか？）が起きている原因というのは，
「複数個の System 群のインタフェース を統一しようとしていること（：`class MovementSystem : public System` みたいな実装形態）」にあるのではないか？　と見えます．
この実装形態というのは must なのでしょうか？
言い換えれば， `MovementSystem` と `RenderSystem` は全く自由に（ `System` から派生とかせずに）実装するのではダメなのでしょうか？

```C++
//こんな感じに書き並べれば行けるのでは？　という素人発想
void Update()
{
  MovementSystem MS;
  RenderSystem RS;
  ...（他に何種類あるのかわからないけども）

//適切な順番で更新処理を行う．
  //「インタフェース統一縛り」が無いならば，個々に必要なものを渡すことには何の障害も無い．
  MS.Update( a,b,c );
  RS.Update( x,y );
  ...
}
```

上記のような話がダメである場合（System の種類というのが膨大？　「ECSの場合は～」みたいな話にそぐわない？　その他？）……
各 System に事前に必要なものを渡しておくとかすれば，`Update()` のシグネチャは統一できそうですが，そういう話でもない？？

実現したいこと

知りたいこと

コード内容

前提

考えたこと

理解したこと

該当のソースコード

解決方法 (手順)

解説

結論

シグネチャベースのエンティティグループ化

システムでアーキタイプを処理

参考

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